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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)控并改善傷口周圍微環(huán)境，直到傷口愈合。然而，在治療過程中抗生素藥物的普遍使用往往會(huì)對(duì)益生菌帶來顯著的殺傷力，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。基于組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。過去一年中，團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，開發(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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