Advanced Functional Materials:上海瑞金医院邓廉夫/崔文国团队在感染性缺损创面治疗方面取得新进展

近期,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所邓廉夫教授和崔文国教授团队开发了一种可注射成胶的血管多肽,期望通过局部注射方式,实现感染性创面的修复再生。该团队通过修饰的血管肽和蛋白与银离子配位成胶,首次构建出血管多肽可注射成胶的体系,利用K2(SL)6K2的血管化作用、胶体3D细胞外基质特性以及银离子的快速抗菌能力,从而促进感染性创面的修复。

图1.可注射成胶的血管多肽蛋白水凝胶的制备和应用示意图

高能量损伤常易引起一系列严重的并发症,其中最为常见的就是感染性软组织缺损,由于创伤使得创面血液循环较差,再加上抗生素滥用的背景,使得感染控制更加困难。若感染继续加重甚至会导致骨髓炎、脓毒血症、截肢等后果,严重影响患者的健康与日常生活质量。目前临床治疗的主要手段是予以强效抗生素、反复清创VSD术及二期皮瓣移植覆盖,这种方式虽然能取得不错的治疗效果,但反复手术给患者带来了极大的精神伤害和巨额的经济负担,且皮瓣术后的美观问题也困扰着患者。此外,血运的有效建立同样重要,其是营养物质和氧气进入损伤组织的桥梁,然而皮瓣移植术后发生局部缺血坏死的风险依然很高,且受限于操作设备、术者显微外科能力及患者血管有无变异等诸多因素。因此,开发出更简便、更安全有效的治疗方式迫在眉睫。

综合分析感染性创面治疗中存在的两大主要问题:创面血液循环受损、感染难以控制,我们团队通过S-Ag的动态配位键,制备出了可注射水凝胶,在该体系中利用K2(SL)6K2肽的成血管能力及Ag离子的抗菌作用,巧妙的将两者优势功能整合。在优良生物相容性的前体下,还赋予了水凝胶抗菌及成血管的能力,是感染性缺损创面治疗的有力方式。

体外细胞实验表明该可注射成胶的血管化多肽具有出色的细胞相容性,成管试验可以发现在相同时间点,该多肽蛋白水凝胶具有更好的成管能力。抑菌实验发现随着Ag的释放,水凝胶具有良好的抗菌效能。

图2.细胞的存活、增殖、体外成管及抑菌能力。

研究团队通过构造感染性缺损创面,将水凝胶注射到缺损部位,观察其抗感染、促进血管及创面组织再生的能力。研究结果显示,该可注射成胶的血管多肽蛋白水凝胶在注射后表现出良好的组织再生性能。

图3. 水凝胶注射后创面的组织形态学分析。

以上研究成果近期以“Injectable polypeptide-protein hydrogels for promoting infected wound healing”为题,发表在《Advanced Functional Materials》(DOI: 10.1002/adfm.202001196)上。该工作得到了国家重点研究开发项目、国家自然科学基金等项目的资助。

论文第一作者:成梁、蔡正伟

论文通讯作者:邓廉夫、崔文国、刘志宏

邓廉夫,教授/博导,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所所长,长期致力于低氧诱导因子1-α(HIF-1α)信号通路对血管化和骨发生发育调控作用的研究。担任10余本学术期刊的常务副主编、副总编辑、常务编委、编委等。发表SCI等期刊论文200多篇,主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等系列课题;以第一完成人等曾获上海市科技进步三等奖1项,上海市医学科技奖一、二等奖各1项,中华医学科技奖1项。目前担任中华医学会骨科学会基础学组名誉组长,中国老年学和老年医学学会骨质疏松分会副会长,全国骨质疏松防治联盟副理事长,中国中西医结合学会骨伤专业委员会常务委员,骨质疏松工作委员会主任委员等多项学术兼职。(欢迎骨科相关专业博士后加盟该团队。)

崔文国,教授/博导,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所。主要基于转化生物医用材料,从事骨、关节等组织修复重建的研究。以第一/通讯作者发表SCI论文110多篇(IF>10的20余篇),专利40多项,引用5500多次、H=38。任Mater Sci Eng:C和BMC Mater副主编,多本杂志的编委和客座主编。曾获国家级青年人才计划、主持国家自然科学基金重点项目等课题,参与获得上海市科技进步一等奖、教育部科学研究成果一等奖、二等奖等多次。任中华医学会骨科基础青年委员、生物医学工程学会青年委员等。(欢迎致力于组织修复重建的生物、材料、药剂、化学等各交叉专业博士后加盟该团队)

刘志宏,主任医师,上海交通大学医学院附属瑞金医院骨科,上海市骨科临床质量控制中心和骨科行政副主任,瑞金临床医学院法语教研室主任。主要从事髋膝关节外科,包括髋、膝关节骨关节炎、股骨头坏死、髋关节发育不良、关节周围畸形的疾病治疗和诊断等。发表SCI等期刊文章20多篇,主持和参与国家重点研发计划等系列课题。

上海市伤骨科研究所:瑞金医院/上海市伤骨科研究所成立于1958年,是国家“211工程”重点建设学科和国家重点(骨科学)重点学科,拥有“上海市中西医结合防治骨与关节病损重点实验室”,也是被国家中医药管理局评估确定的“骨系细胞分化调控三级实验室”。主要研究方向为:(1)骨系细胞分化诱导与骨关节病损发病机理及其防治;(2)生物医用材料基的骨和关节修复与功能重建;(3)生物医学工程与运动功能康复;(4)魏氏伤科的传承与发展及其中药现代化。上海市伤骨科研究所的实验室使用面积超过2000平方,拥有骨科材料学、生物力学、细胞生物学、分子生物学、运动医学、免疫学及动物实验研究平台。