文章介绍

大家好！今天跟大家分享一篇由中山大学附属口腔医院夏娟教授、李卫昌副研究员在ACS Nano上发表的题为“Development of an Antiswelling Hydrogel System Incorporating M2-Exosomes and Photothermal Effect for Diabetic Wound Healing”的研究论文。本研究开发了一种集成了功能化金纳米棒（AuNRs）和M2巨噬细胞来源外泌体（M2-Exos）的抗溶胀水凝胶系统，以实现糖尿病创面的高效协同治疗。

背景介绍

糖尿病患者的伤口治疗一直是全球性的健康难题，对患者的健康和整体福祉产生重大影响。外泌体是一种重要的生物活性分子携带者，其中包含有mRNA、miRNA和蛋白质，可以促进细胞间通讯、细胞信号传导和细胞代谢。研究表明，细胞产生的外泌体对促进血管生成和伤口愈合具有显著疗效。然而，外泌体在伤口愈合中的应用面临挑战，因为它们在体内的存在时间较短，很快就会被清除。外泌体的血管生成和重建周期较长，无法在伤口愈合过程中保持足够的浓度和高生物利用度。因此，开发一种多功能伤口敷料，既能保持外泌体的功能，又能控制其释放，对于外泌体治疗在伤口愈合中至关重要。

水凝胶敷料可以有效地递送药物、细胞、蛋白质或其他生物活性分子，帮助伤口愈合和重建组织功能。基于水凝胶在外泌体包埋方面的优势，具有高包埋率和控制释放功能的特定网络结构将对糖尿病慢性伤口治疗具有更好的免疫调节性能。另外，糖尿病慢性伤口通常伴有细菌和微生物感染，这会导致炎症反应并形成生物膜，成为慢性伤口恶化和愈合时间延长的主要原因之一。近红外光热疗法是一种新兴的广谱抗菌方法，金纳米棒因其高稳定性、生物相容性和良好的光热转换能力而被广泛用于光热杀菌。

水凝胶的一个典型特征是其会不可避免地溶胀，这可能会对机械性能产生负面影响，并对周围组织造成压缩甚至损伤。因此，开发具有抗溶胀性能的水凝胶敷料是伤口愈合的迫切需求。另外，由于糖尿病伤口区域生理环境的复杂性和可变性，开发对体内血糖水平变化敏感的监测系统仍然是一个挑战。近年来，导电性伤口敷料引起了广泛的研究兴趣。通过应用导电敷料，可以实现电子效应和生物组织之间的自然整合，为实时监测生物组织的技术接口提供了有前景的候选者。作为糖尿病伤口的多功能理想伤口敷料，希望在保持电子功能的同时，还具有其他特定特性，如生物相容性、抗菌能力、药物递送、抗溶胀、生物粘附和刺激反应性。这些功能的整合对科学治疗长期炎症的慢性伤口非常有价值。

主要内容

在这项研究中，中山大学光华口腔医学院的夏娟和程斌教授等人将离子交联的耗散网络引入到预制的共价交联网络(长链聚合物网络)中，该网络是使用乙烯基改性的AuNRs作为交联剂制备的。然后离子网络与长链聚合物原位交联，形成特定的网络结构，赋予水凝胶抗溶胀和光热效应。这种集成水凝胶系统可有效清除活性氧，抑制炎症，促进血管生成，并通过近红外(NIR)照射激发光热抗菌活性。作者通过建立口腔粘膜溃疡和全层皮肤缺损的实验动物模型，证明水凝胶的应用潜力。体内结果证实，从水凝胶中释放的M2-Exos在伤口闭合中发挥着至关重要的作用。此外，AuNRs和近红外光热效应的协同作用消除了伤口区域的细菌感染。总的来说，该集成水凝胶系统是加速慢性糖尿病伤口愈合和组织再生的有前途的工具。这项研究强调了将生物活性M2-Exos和AuNRs的光热效应结合到抗溶胀水凝胶平台中，在实现糖尿病患者伤口愈合方面的潜在好处。

图1. 集成 m2 -外泌体和光热效应的抗溶胀水凝胶体系的设计策略

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c09220