Advanced Functional Materials:用于糖尿病感染性伤口的DNA/黑磷量子点多功能敷料

研究背景

慢性复杂伤口,即糖尿病感染性伤口,已成为世界范围内的重大医疗负担。免疫力低下的糖尿病患者容易在伤口感染,从而导致白细胞功能受损和炎症反应失衡,抑制中性粒细胞和巨噬细胞向伤口的迁移。此外,当糖尿病患者的伤口进一步感染性时,主要临床特征是生理功能严重受损,大量渗出物,促炎因子激活,血管无法再生,活性氧的过度产生、周围神经病变和毛囊的丢失。此外,频繁的身体运动可能导致敷料脱落或伤口再次撕裂。面对这些复杂的病理现象,理想型的多功能性敷料不应局限于解决上述问题,而还应具有驱动和促进组织再生的能力。

文章概述

组织再生的最终目标是引导组织恢复到正常生理水平。引导组织再生的最佳方法是将人体固有的再生潜力与用于组织修复的生物工程材料结合起来。近日,由北京科技大学温永强教授、杜宏武教授和北京大学人民医院张培训教授的科研团队通过无免疫性的DNA和聚乙烯亚胺动态交联以及掺杂加热功能的黑磷量子点,获得多功能DNA水凝胶。所得DNA水凝胶具有优良的渗出物吸收性能、可调节的加热能力、机械性能、自愈能力、可书写性、组织粘附性和抗菌性能。原花青素B2(OPC B2)的加入赋予DNA水凝胶以清除自由基和抗氧化性能。此外,联级性多功能DNA水凝胶敷料可促进巨噬细胞从促炎症M1转化为修复M2表型,保持伤口处于稳定的重塑状态。另外,DNA水凝胶敷料还可以激活神经元,使其进入修复状态,加速皮肤神经再生和血管生成。它还可以招募骨髓细胞来激活适应性免疫反应,增强DNA水凝胶敷料促进组织再生的能力,从而促进毛囊和头发再生。因此,这种协作策略有望为临床引导组织的级联管理提供一种有效的方法。

图1.(a)多功能性DNA水凝胶合成示意图;(b)展现DNA水凝胶的部分功能性示意图;(c)多功能性DNA水凝胶治疗糖尿病感染性伤口的示意图。
图2. (a)糖尿病感染性伤口的建立和治疗方案示意图;(b)第0天、第2天、第4天、第6天、第8天和第10天不同治疗组的伤口照片;(c)从第0天到第10天的相对伤口面积(n=6);(d) 第6天和第14天的H&E染色。(e)和(f)第6天和第10天伤口边缘和上皮厚度的定量(n=3)。

论文的第一作者为北京科技大学化生学院博士生周莉平,共同第一作者为北京大学第二临床医学院皮伟和北京科技大学化生院程思杨,通讯作者为北京科技大学温永强教授,北京大学人民医院张培训教授和北京科技大学杜宏武教授。该项目研究获得国家自然科学基金(21975019, 31771322, 31571235)、国家重点研发计划(2018YFD0401302, 2018YFB1105504)等项目的资助,谨此感谢。

论文信息:

Multifunctional DNA Hydrogels with Hydrocolloid-Cotton Structure for Regeneration of Diabetic Infectious Wounds

Liping Zhou, Wei Pi, Siyang Cheng, Zhen Gu, Kexin Zhang, Tiantian Min, Wenmin Zhang, Hongwu Du*, Peixun Zhang*, Yongqiang Wen*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202106167

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202106167