糖尿病、肥胖和血管疾病使患者容易出现皮肤伤口闭合延迟或不完全，从而导致下肢截肢和高复发率和死亡率。不愈合的伤口具有持续性、低度炎症，并伴有大量分泌炎性细胞因子、蛋白水解酶和活性氧(ROS)的多形性单核白细胞。过量的ROS会导致氧化应激，从而减少关键的伤口愈合过程，例如血管生成、细胞外基质(ECM)沉积以及成纤维细胞和角质形成细胞的愈合能力。治疗慢性伤口的护理标准包括组织清创、水分控制以及使用含有或不含有活性化合物的先进伤口敷料来减少感染。伤口敷料生物材料包括天然衍生或合成聚合物，它们充当临时基质，提供机械支持并促进细胞浸润、新血管形成、ECM沉积，从而加速缺损修复。基于ECM的敷料已被用于临床，但它们面临着原材料采购、可重复加工技术、跨物种免疫原性风险和高昂成本的挑战。

鉴于此，范德堡大学生物医学工程系Craig L. Duvall研究团队创造性地开发了一种ROS响应的聚硫酮-聚氨酯（PTK-UR）支架，其中通过在聚合物主链中的TK键之间增加不同长度的乙二醇基元来调控支架的亲水性，阐明了PTK-UR支架的亲水性增加会增加TK基团与水溶性ROS的反应性，从而改善支架对ROS的清除效果，并最终促进体内更快和更有利的材料吸收率。该研究以题为“Reactive oxygen species–degradable polythioketal urethane foam dressings to promote porcine skin wound repair”的论文于4月20日发表在《Science Translational Medicine》上。

选为封面论文

【不同类型PTK-UR支架的制备及其对ROS的反应性测试】

首先，作者通过设计合成出含不同长度乙二醇（EG）单元的PTK，然后通过与异氰酸酯反应生成聚氨酯支架。将所合成的各种类型的PTK-UR支架用于测试对ROS的反应性，结果表明，亲水性更强的PTK-UR支架具有更强的抗氧化性。

图1. 不同类型PTK-UR支架的制备

图2. 增加PTK-UR支架的亲水性进而提高ROS反应性

【EG7 PTK-UR支架促进猪的伤口闭合、再上皮化和组织修复】

接着，作者研究了不同支架处理的猪的皮肤伤口在长达24天时间的伤口闭合率。结果显示在，伤口面积在所有支架治疗中在24天内具有不同程度的减少，其中EG7 PTK处理的组别其伤口闭合面积达到最大，为70.5％，同时新表皮层的重构率也达到90%。

图3. EG7 PTK-UR与疏水性更强的支架相比，显示出完全的上皮再生和整体增强的伤口愈合

【EG7 PTK-UR与临床批准的皮肤替代品的基准测试】

接着作者在猪皮肤伤口中测试了 EG7 PTK-UR 支架的性能，并与临床批准的基于胶原蛋白和蛋白聚糖的 Integra BWM（Integra Life Sciences）和 PE-UR NovoSorb BTM（PolyNovo）进行了比较。结果表明，EG7 PTK-UR 处理的伤口由更致密、更有组织的胶原沉积组成，同时支架残余物周围的细胞结构减少。EG7 PTK-UR治疗的伤口更加成熟，并且相对于 NovoSorb 治疗的伤口已经过渡到更先进的重塑阶段。

图4. EG7 PTK-UR 支架与基准Integra BWM和NovoSorb BTM比较对伤口愈合的程度

【EG7 PTK-UR 处理的猪缺血性伤口的增强伤口闭合、血液灌注和再上皮化】

缺血性伤口，例如腿部静脉溃疡可能发生的伤口，与血管系统不良和愈合延迟有关。为了概括猪模型中缓慢愈合的缺血性伤口，作者使用手术烧灼在背部区域创建了四个凸起的双蒂皮瓣，然后用 EG7 PTK-UR 或 NovoSorb 真皮基质植入这些伤口，并在17天的时间内测量了两个伤口闭合和血液再灌注。用EG7 PTK-UR支架治疗的伤口愈合迅速，17天内愈合率为76.1%，而NovoSorb为8.3%。除了更高的伤口闭合率外，EG7 PTK-UR治疗伤口内的血液灌注在术后第9天显著更高（P < 0.05），并逐渐恢复到缺血皮瓣内未受伤皮肤的灌注通量值。这些结果表明EG7 PTK-UR 支架有望用于治疗因缺乏血管供应而受阻的皮肤伤口，并在多种伤口愈合情况下提供对基准 NovoSorb BTM 的持续改进。

图5. EG7 PTK-UR 支架在第17天促进猪缺血性伤口的伤口闭合和再上皮化

【小结】

总的来说，该工作开发了一种前所未有的EG7 PTK-UR支架，它有助于实现大量组织-支架的整合、强大的细胞和血管浸润以及伤口表面重修。这些植入物除了促进细胞外基质沉积、再上皮化和重塑外，还诱导中度炎症反应，有效地转变为促愈合表型。在猪的愈合伤口中针对临床批准的材料进行测试时，EG7 PTK-UR具有与金标准生物材料Integra BWM相似的更高血管化和相似的伤口闭合，并显著优于基于合成PE的敷料NovoSorb。

--3D打印白皮书--

--帮测科技--

参考文献：

Patil P, Russo K A, McCune J T, et al. Reactive oxygen species–degradable polythioketal urethane foam dressings to promote porcine skin wound repair[J]. Science Translational Medicine, 2022, 14(641): eabm6586.

来源：高分子科学前沿

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！