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【高分子科学前沿】付小兵院士团队与350vip浦京集团光健康团队联合新作《AFM》:光控人造皮肤用于高质量创面再生

作者:时间:2024-06-11
摄影 单位

编者按:6月4日,高分子科学前沿以《付小兵院士团队与350vip浦京集团光健康团队联合新作:光控人造皮肤用于高质量创面再生》为题,报道付小兵院士与我校王小磊教授领衔的光健康团队联合研究新成果。详情如下:

医学基础研究是持续推动医学科技创新与临床诊疗技术发展的决定性要素之一。中国人民解放军总医院付小兵院士/孙晓艳教授课题组长期从事战创伤和创伤后的组织修复与再生医学研究,在战创伤医学,组织修复和再生医学以及生物治疗学三大领域取得系统性和创造性贡献。350vip浦京集团王小磊教授领衔的光健康课题组长期致力于光响应材料在生物医学领域的研究与应用。2022年初的一次学术交流中,两个团队从创面修复的临床需求出发,以实际问题为导向,决定协作开展联合科技创新。通过实验不断的改进和探索,设计了一种近红外光响应的多功能“人造皮肤”(简称NIR-mFAS),并具有促进全层创面愈合和皮肤附属器再生的潜力。

近期,相关工作以“NIR-Responsive Multifunctional Artificial Skin for Regenerative Wound Healing”为题发表于Advanced Functional Materials(影响因子19.0)。硕士研究生洪祎玥、王梦阳博士和胡道润博士为共同作者。

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【研究背景】

高效的创面修复和皮肤附属器再生是临床治疗皮肤创伤过程中追求的主要目标,但这在临床工作中依然充满挑战。皮肤创面愈合是一个高度协调的过程,涉及炎症、上皮再形成、新生血管和细胞外基质重塑等再生阶段。尽管已有众多生物材料被报道用于促进创面愈合,大多仅聚焦于愈合过程的单一阶段。随着药物递送系统的不断进展,调节创面愈合全过程、时空控释药物释放的新型生物材料可为高质量的再生创面愈合提供新策略。

【研究内容】

该研究设计的NIR-mFAS是由抗菌壳聚糖、天然蚕茧来源的丝素蛋白作为基质的可注射水凝胶,其持续缓慢释放表皮生长因子(EGF),能加速再上皮化和新生血管形成,促进创面修复细胞的迁移和增殖。同时,分散在基质中的聚多巴胺纳米粒子(PDA-NPs)在1064 nm NIR照射下能够精确控制释放骨形态发生蛋白4(BMP4)和Wnt激动剂CHIR99021两种药物;该研究中,BMP4能减少增殖阶段的肌成纤维细胞来抑制瘢痕形成,CHIR99021可以通过诱导肌成纤维细胞转化为毛乳头(DP)样细胞,促进毛囊和皮脂腺的再生。因此,NIR-mFAS实现了高质量创面愈合与皮肤附属器再生,提供了一种近红外光响应的无创、成本低廉治疗方法,还可以应用于需要协调释放多种药物的其它治疗。

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NIR-mFAS的构建过程及其光响应实现时空控释药物、促进创面再生愈合的示意图。

【本文亮点】

1. 该研究开发了一种近红外光响应、可时空控释多种药物的多功能人造皮肤(NIR-mFAS),其生物相容性高,成本效益良好。

2.基于全层皮肤创面模型,研究发现在创面愈合的早期增殖阶段,NIR-mFAS通过持续释放EGF促进再上皮化和新生血管形成。在增殖后期,NIR-mFAS中的PDA NPs在NIR照射下产生光热效应,响应释放BMP4和CHIR99021,从而抑制肌成纤维细胞活性,减少瘢痕形成,并促使肌成纤维细胞转化为真皮乳头样细胞,增强创面修复及皮肤附属器再生。

3.这种通过近红外光响应、可时空控释药物的策略还可拓展到其他诸如器官再生等情景。


文章来源:

https://doi.org/10.1002/adfm.202405876


编    辑:徐  翰

责任编辑:许  航