糖尿病口腔潰瘍持續(xù)的炎癥狀態(tài),高血糖環(huán)境促進(jìn)活性氧(ROS)過(guò)度積累和晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)水平升高,引發(fā)細(xì)菌感染并加劇炎癥,對(duì)愈合構(gòu)成挑戰(zhàn)。口腔潰瘍部位的動(dòng)態(tài)微環(huán)境,包括持續(xù)的肌肉活動(dòng)和唾液分泌,使得藥物難以在局部有效積累,限制了治療效果。同時(shí),口腔黏膜的生理屏障作用也阻礙了藥物的滲透,使得傳統(tǒng)治療方法難以實(shí)現(xiàn)持久的藥物釋放和有效的組織修復(fù)。
針對(duì)上述問(wèn)題復(fù)旦大學(xué)陳峰/同濟(jì)大學(xué)趙新宇、鄭龍坡教授設(shè)計(jì)了一種多功能可溶性微針貼片,利用聚谷氨酸(γ-PGA)作為基質(zhì),負(fù)載槲皮素(Qu)修飾的Mg-Zn層狀氫氧化物鹽(LHS)納米片,通過(guò)微針穿透口腔黏膜,實(shí)現(xiàn)藥物的透皮傳遞,從而調(diào)節(jié)傷口微環(huán)境,促進(jìn)潰瘍愈合。該文章于2025年02月11日以《Polyphenol-Modified Mg?Zn Layered Hydroxide-Contained Microneedle Patch Enhance Mucosal Repair by Remolding Diabetic Oral Microenvironment》為題發(fā)表于《Advanced Healthcare Materials》(DOI:10.1002/adhm.202403883)。
LHSQ-MN微針貼片設(shè)計(jì)及作用示意圖
(1)LHSQ的合成與表征
(2)LHSQ-MN的合成與表征
(3)LHSQ-MN的體外抗菌性能
圖3a的平板計(jì)數(shù)法結(jié)果顯示,LHSQ-MN貼片對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和變異鏈球菌均表現(xiàn)出顯著的抗菌效果,抗菌率分別為97.5%、98.2%和93.1%。圖3b-d的定量統(tǒng)計(jì)進(jìn)一步證實(shí)了LHSQ-MN貼片對(duì)這三種細(xì)菌的高效抗菌活性。圖3e的SEM圖像顯示,與對(duì)照組相比,LHSQ-MN處理后的細(xì)菌細(xì)胞膜出現(xiàn)明顯的破裂和損傷,表明其通過(guò)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來(lái)實(shí)現(xiàn)抗菌效果。這些結(jié)果表明,LHSQ-MN貼片具有廣譜抗菌性,能夠有效抑制口腔潰瘍中的細(xì)菌感染。
(4)不同MN貼片的毒性、增殖、遷移和血管生成
圖4a-b的細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,LHSQ-MN貼片對(duì)HUVEC和HOK細(xì)胞的增殖具有顯著促進(jìn)作用,且LHSQ-MN組的增殖能力優(yōu)于LHS-MN組。圖4c-d的劃痕實(shí)驗(yàn)表明,LHSQ-MN貼片能夠顯著促進(jìn)HUVEC細(xì)胞的遷移,剩余劃痕面積分別為原始面積的24.8%和31.1%。圖4e-f的Transwell實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了LHSQ-MN貼片對(duì)HUVEC細(xì)胞遷移的促進(jìn)作用。圖4g-h的血管生成實(shí)驗(yàn)顯示,LHSQ-MN組形成了更多的管狀結(jié)構(gòu),表明其具有良好的血管生成能力。
(5)體外抗氧化特性
與不同濃度LHSQ孵育,ABTS自由基清除在734 nm處有UV吸光度(圖5a),濃度為60μg/ mL 時(shí),清除效率高達(dá)63.7%(圖5d);DPPH自由基在525 nm附近有明顯的紫外吸收峰(圖5b),清除效率在60μg/ mL時(shí)達(dá)到71.7%(圖5e);LHSQ對(duì)?OH的清除效率隨其濃度的增加而增加,在濃度為60 μg/ mL時(shí)達(dá)到峰值69.1%(圖5c,5f)。圖5g-h,細(xì)胞內(nèi)ROS水平檢測(cè)結(jié)果顯示,LHSQ-MN處理組的HOK細(xì)胞內(nèi)ROS水平顯著降低,接近正常細(xì)胞狀態(tài),表明LHSQ-MN能夠有效減輕氧化應(yīng)激。
(6)糖尿病口腔潰瘍創(chuàng)面的體內(nèi)愈合
圖6a通過(guò)70%冰醋酸誘導(dǎo)大鼠口腔潰瘍模型,LHS-MN和LHSQ-MN貼片作為實(shí)驗(yàn)組,商業(yè)西瓜霜(WF)作為陽(yáng)性對(duì)照組,未處理組作為陰性對(duì)照組。圖6b-d顯示了治療6天內(nèi)潰瘍面積的變化,LHSQ-MN組的潰瘍愈合率在第4天達(dá)到73.9%,第6天達(dá)到97.3%,顯著高于WF組和未處理組。圖6e-h的HE和Masson染色結(jié)果顯示,LHSQ-MN組在第3天和第6天的組織學(xué)評(píng)價(jià)中,炎癥細(xì)胞減少,潰瘍面積縮小,第6天幾乎完全再生上皮和有序的膠原纖維。
圖5 LHSQ在清除自由基和ROS方面的抗氧化特性。(a-f)不同濃度LHSQ對(duì)不同自由基的吸收曲線和清除能力;(g)HOK中ROS水平的熒光照片;(h)細(xì)胞內(nèi)ROS水平的定量分析
(7)組織學(xué)評(píng)價(jià)抗炎、再生粘膜、成血管細(xì)胞和巨噬細(xì)胞極化的評(píng)估
圖7a的免疫組化染色結(jié)果顯示,LHSQ-MN組在第6天的再生口腔黏膜中,角蛋白(CK13)的表達(dá)顯著增加,表明上皮再生完全覆蓋。圖7b和c的免疫組化分析顯示,LHSQ-MN組在第3天的IL-10表達(dá)顯著增加,而TNF-α表達(dá)顯著降低,表明其具有顯著的抗炎效果。圖7d的免疫熒光染色顯示,LHSQ-MN組在第6天的CD31陽(yáng)性新血管生成顯著增加,表明其促進(jìn)了血管生成。圖7e的免疫熒光分析顯示,LHSQ-MN組在第3天的M2巨噬細(xì)胞(Arg-1陽(yáng)性)顯著增加,而M1巨噬細(xì)胞(iNOS陽(yáng)性)顯著減少,表明其能夠調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化,減少炎癥反應(yīng)。圖7f-h的定量分析進(jìn)一步證實(shí)了這些結(jié)果,表明LHSQ-MN貼片在治療糖尿病口腔潰瘍方面具有顯著的療效。
LHSQ-MN貼片的抗菌性能為其在感染性傷口治療中的應(yīng)用提供了可能,其廣譜抗菌效果可以有效預(yù)防和治療感染。從細(xì)胞實(shí)驗(yàn)到動(dòng)物實(shí)驗(yàn),研究結(jié)果一致表明LHSQ-MN貼片能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和血管生成,加速傷口愈合。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索LHSQ-MN貼片在其他慢性傷口中的應(yīng)用,以及其在人體臨床試驗(yàn)中的安全性和有效性。同時(shí),還可以研究不同濃度和配方的LHSQ對(duì)治療效果的影響,以優(yōu)化貼片的設(shè)計(jì)和制備工藝。
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