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四川大學(xué)孫勇/樊渝江《Mater. Horiz.》：金屬-多酚自組裝涂覆的益生菌水凝膠實(shí)現(xiàn)抗生素協(xié)同治療的傷口愈合
2023-05-26  來(lái)源：高分子科技

  最新研究發(fā)現(xiàn)，生物活性的益生菌能夠持續(xù)性分泌多種功能物質(zhì)以調(diào)控并改善傷口周?chē)h(huán)境，直到傷口愈合。然而，在治療過(guò)程中抗生素藥物的普遍使用往往會(huì)對(duì)益生菌帶來(lái)顯著的殺傷力，大大降低其治療效果。不僅如此，由于本身的抗原性質(zhì)，益生菌直接與傷口接觸也會(huì)導(dǎo)致一系列炎癥反應(yīng)。因此，如何在保持益生菌活性的情況下有效避免上述干擾則是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。


  近期，四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院/國(guó)家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心張興棟院士團(tuán)隊(duì)孫勇研究員/樊渝江教授受單寧酸和鐵離子螯合作用的啟發(fā)，在益生菌表面開(kāi)發(fā)了一種金屬-多酚自組裝納米涂層，并結(jié)合前期纖維水凝膠的工作基礎(chǔ)（Compos Part B-Eng 2023, 250, 110451），將修飾后的益生菌裝載入由羧化殼聚糖纖維和氧化透明質(zhì)酸形成的可注射纖維水凝膠中（圖1）。這種金屬-多酚涂層能夠有效屏蔽多種常見(jiàn)抗生素對(duì)菌體的干擾，同時(shí)又能維持菌體的正常生理活動(dòng)和菌體增殖，以支持其持續(xù)穩(wěn)定地分泌功能活性有機(jī)物（例如乳酸）。纖維水凝膠網(wǎng)絡(luò)也為益生菌提供了一個(gè)支持保護(hù)的空間，避免其直接與傷口接觸引起炎癥。在小鼠全皮層傷口模型中，這種金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠（Gel/L@FeTA）與正常益生菌水凝膠（Gel/L）相比，在伴隨慶大霉素治療的條件下，能夠顯著促進(jìn)免疫調(diào)節(jié)、血管生成以及組織再生一系列有益過(guò)程，進(jìn)而加速傷口愈合。這種自組裝涂層+水凝膠雙層保護(hù)體系為提升基于益生菌的生物材料在組織修復(fù)中的治療提供了一個(gè)簡(jiǎn)單可行的策略。該工作以“Metal-phenolic self-assembly shielded probiotics in hydrogel reinforced wound healing with antibiotic treatment”為題發(fā)表在《Materials Horizons》。文章第一作者是四川大學(xué)博士生周宸和碩士生鄒亞萍，研究工作得到十四五重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。 


圖1. 金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠的制備


 圖2.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠在聯(lián)合抗生素治療時(shí)能夠有效保持菌體的活性與功能


 圖3.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠有效進(jìn)行免疫調(diào)控并促進(jìn)成纖維細(xì)胞以及血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖與遷移


 圖4.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠在聯(lián)合抗生素治療時(shí)表現(xiàn)出良好的促傷口愈合能力


該工作是團(tuán)隊(duì)在纖維交織凝膠支架引導(dǎo)組織再生中的新進(jìn)展之一；诮M織形成初期可溶性纖維和凝結(jié)態(tài)基質(zhì)構(gòu)筑干細(xì)胞發(fā)育微環(huán)境這一特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了系列生物點(diǎn)擊/生物自交聯(lián)纖維交織凝膠支架，應(yīng)用于皮膚、軟骨和骨組織再生。過(guò)去一年中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)自組裝超分子短肽凝膠仿生膠原原纖維，促進(jìn)了軟骨細(xì)胞的增殖并維持其透明軟骨表型（Bioact. Mater. 2022, 8:396）；通過(guò)功能化透明質(zhì)酸作為大分子交聯(lián)劑，高效整合膠原纖維與羥基磷灰石，發(fā)展了可粘附柔性骨修復(fù)支架，大幅提升顱骨臨界缺損的原位修復(fù)效率（Nat. Commun., 2022, 13:2499; Adv. Funct. Mater., 2023, 33: 2212738-封面論文）；利用3D打印技術(shù)，引入結(jié)構(gòu)化粗纖維作為長(zhǎng)期力學(xué)承載，通過(guò)與纖維交織凝膠的高效整合，發(fā)展強(qiáng)韌的多重孔隙仿生骨修復(fù)體（Adv. Sci., 2023, 10: 2300038; Small, 2023, 19: 2206960; ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14: 20591/2022, 14: 32914）。這一策略也被用于長(zhǎng)效緩釋載藥納米膠束，借助于纖維交織凝膠基質(zhì)降解后釋放的靶向型納米粒子，緩解了皮膚惡性病變的術(shù)后復(fù)發(fā)，并促進(jìn)其病變區(qū)域毛發(fā)恢復(fù)（J. Control. Release, 2023, 356: 219）；也被用于瘤旁共遞送納米羥基磷灰石和PD-L1抑制劑，增強(qiáng)皮膚惡性病變的免疫療效（ACS Nano, 2022, 16: 18921）。


原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00033h

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