近年來，皮膚癌、糖尿病發(fā)病率逐年升高，這些疾病導致的皮膚創(chuàng)傷修復與再生面臨挑戰(zhàn)。對于皮膚癌，目前臨床上常采用的治療方式為外科手術(shù)切除。然而，手術(shù)很難完全清除腫瘤細胞，需要配合化療、放療等手段輔助治療以防止癌癥復發(fā)，存在較大的毒副作用。手術(shù)切除病變組織后，腫瘤部位會造成大面積皮膚缺損，機體很難自愈。
針對該問題，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員吳成鐵與常江帶領(lǐng)的研究團隊，提出將光熱療法與皮膚組織工程結(jié)合的思想，設(shè)計了一種雙功能軟組織工程材料，并與華東師范大學合作證實該材料具有達到治療淺表層腫瘤和修復創(chuàng)面的理想效果。同時，該團隊利用生物活性無機顆粒、生物活性陶瓷與高分子復合，在修復由糖尿病創(chuàng)傷引起的創(chuàng)面方面取得了進展。
研究團隊通過采用水熱法合成出硫化亞銅（Cu2S）納米花，并采用圖案化靜電紡絲共紡的方式，將硫化亞銅納米顆粒均勻地紡入至生物高分子纖維（PLA/PCL）內(nèi)部，賦予微圖案復合纖維膜（CS-PLA/PCL）在低功率近紅外光照射下即可迅速升溫的特性，同時引入具有誘導血管再生功能的治療性銅離子。這種制備方式簡單易行，使不同含量的硫化亞銅復合膜能保持其整齊有序的大孔結(jié)構(gòu)（300μm），又能對支架的光熱性能進行有效調(diào)控，以實現(xiàn)高效殺死皮膚腫瘤細胞的功效。在體內(nèi)腫瘤治療實驗中，將硫化亞銅復合膜直接貼附于黑色素瘤引起的創(chuàng)傷部位，在治療早期利用近紅外照射復合纖維膜，引起腫瘤處局部過高熱，有效抑制了黑色素瘤的增長。在治療后期停止激光照射，發(fā)現(xiàn)腫瘤沒有復發(fā)，原有的創(chuàng)口逐漸愈合，而對照組的傷口卻隨著腫瘤不受抑制的增長逐漸擴大。體內(nèi)慢性創(chuàng)面修復實驗證實，該硫化亞銅復合膜本身具有促進傷口部位血管形成的作用，顯著提高了皮膚創(chuàng)面的愈合速度。該研究為淺表層腫瘤的治療提供了一種簡單有效的新理念，在臨床轉(zhuǎn)化上具有廣闊的應(yīng)用前景。該研究成果在線發(fā)表在ACS Nano上。
圖案化靜電紡絲制備的硫化亞銅納米復合纖維膜(CS-PLA/PCL)，兼具光熱抗腫瘤和修復創(chuàng)面的雙重功能。不同硫化亞銅含量的復合纖維膜（a-b）0CS-PLA/PCL，（c-d）10CS-PLA/PCL，（e-f）20CS-PLA/PCL，（g-h）30CS-PLA/PCL，（i-g）40CS-PLA/PCL和（k-l）50CS-PLA/PCL的掃描電鏡形貌；（m，o）0CS-PLA/PCL和（n，p）30CS-PLA/PCL復合膜的高分辨掃描電鏡和透射電鏡照片；（q）30CS-PLA/PCL納米復合纖維膜的背散射電子像；（r-t）30CS-PLA/PCL復合膜元素分布面掃描和元素組成能譜分析。
硫化亞銅復合纖維膜(CS-PLA/PCL)促進皮膚創(chuàng)面區(qū)域的血管生成，顯著提高傷口的愈合速度。(a，b)不同修復階段傷口照片及對應(yīng)的創(chuàng)口面積統(tǒng)計數(shù)據(jù)；(c，d)傷口區(qū)域血管形成的光學照片和CD31免疫熒光染色照片及對應(yīng)的數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果。
論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b05858
該團隊通過改進化學軟模板法制備介孔氧化硅微球的過程，在體系中原位引入少量的銪（Eu）元素，制備出一系列具有梯度含銪量的介孔微球材料（Eu-MSNs）。合成的顆粒直徑分布在280-300nm，比表面介于820-1040m2/g之間。銪元素的引入賦予了材料合適的免疫微環(huán)境，并激活血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）信號通路，提高臍靜脈血管內(nèi)皮細胞中成血管相關(guān)受體因子的表達水平，顯示其細胞水平良好的成骨和成血管的作用。在慢性糖尿病皮膚創(chuàng)面愈合實驗中展現(xiàn)出良好的修復效果。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Biomaterials上。
化學軟模板法制備的含銪介孔氧化硅微球(Eu-MSNs)，并能促進成血管與糖尿病創(chuàng)面修復，還可作為熒光指示作用的免疫調(diào)節(jié)劑。（a）純介孔氧化硅和不同銪含量的介孔氧化硅微球（b）1Eu-MSNs,（c）2Eu-MSNs及（d）3Eu-MSNs 的掃描電鏡照片；（d）2Eu-MSNs微球的元素分布面掃描結(jié)果。
論文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961217305379
此外，研究團隊采用靜電紡絲共紡的方式，將生物陶瓷磷酸二正硅酸鈣顆粒紡入生物高分子纖維膜內(nèi)部，制備出生物可降解的無機/有機納米復合纖維膜材料，采用激光脈沖方法將生物活性陶瓷活性組成沉積在雞蛋膜表面，形成納米生物活性玻璃層。結(jié)果表明，該生物活性陶瓷和生物活性玻璃材料能夠顯著縮短軟組織慢性傷口，尤其是糖尿病創(chuàng)傷的愈合時間，促進創(chuàng)傷區(qū)域的血管新生、表皮再生和膠原形成，且減少慢性傷口處炎癥反應(yīng)。這擴展了傳統(tǒng)生物陶瓷材料的應(yīng)用范圍，在軟組織創(chuàng)傷修復應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的臨床轉(zhuǎn)化前景。
相關(guān)研究工作得到了中組部青年千人計劃與科技部重點研發(fā)計劃的支持。
論文鏈接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706117304579
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706116300952
