首次真正实现伤口无瘢痕愈合,华人科学家开发新型光诱导水凝胶修复胶囊

作者: Xiaoyang Wu, Jian Zhang

来源: Nature Communication

发布日期: 2021-04-02

美国芝加哥大学的研究人员开发了一种基于光诱导的水凝胶脉冲释放平台,通过在特定时间内释放转化生长因子 -β(TGF-β)抑制剂,成功在小鼠和大型动物模型中实现了无瘢痕伤口愈合。这一研究发表在 Nature Communication 杂志上,标志着人类在无瘢痕伤口修复领域的重要进步。

爱美之心,人皆有之。而对于瘢痕这样一种十分影响美观的东西,自然是不受人欢迎的。虽然长期以来人们想尽了各种办法,包括使用美容缝合、各种外用凝胶等等手段来抑制瘢痕的出现,但遗憾的是,到目前为止,人们依旧无法实现真正意义上的无瘢痕愈合,只能在一定程度上抑制瘢痕的大小。

近日,来自美国芝加哥大学的研究人员开创了一种全新的瘢痕修复方法,通过建立基于光诱导的水凝胶脉冲释放平台,在伤口出现后的特定时间内释放转化生长因子 -β(TGF-β)抑制剂,成功在小鼠和大型动物临床前模型中实现了无瘢痕伤口愈合。

该研究以 “A pulsatile release platform based on photo-induced imine-crosslinking hydrogel promotes scarless wound healing” 为题,发表在近期的 Nature Communication 杂志上。

对于这一研究结果,研究人员表示,“具有定时脉冲释放功能的 TGF-β 胶囊的问世,代表了人类向无瘢痕伤口修复的重大进步,这一研究结果对于组织工程和再生医学的发展也具有重要的作用”。

创伤出现以后,创伤部位首先会形成肉芽组织。肉芽组织一方面会释放免疫细胞、白细胞、巨噬细胞等,杀死细菌、吞噬破碎的细胞,另一方面,会形成新的血管,恢复局部的营养供应。

随后肉芽组织内的成纤维细胞,会产生大量的胶原纤维,像针线一样,把伤口黏合起来。随着时间的推演,炎症越来越轻、以至消失,新形成的大部分毛细血管会闭塞,只留下一小部分人体必需的,转变成小动脉和小静脉;成纤维细胞的数目也会减少,但是它们产生的胶原纤维会越来越多。肉芽组织就这样逐渐成熟,变成了瘢痕组织。因此,创伤愈合的过程中,必然会出现瘢痕。

临床上,医生们也的确是这样做的。

首先是手术治疗,通过手术把多余的部分切除,或者磨削掉,然后再重新缝合,瘢痕就不会那么明显;其次是激光冷冻等物理手段,虽然原理不同,但本质与手术类似,都是通过物理手段去除多余的瘢痕组织。最后,就是药物治疗了。药物方面,大致有三类。一类是激素,皮质类固醇激素可以阻止胶原纤维合成、降解已经生成的胶原纤维,从而改善瘢痕组织的外观。一类是抗癌药物,比如秋水仙碱。

一切癌症都由细胞不受控增殖引起,相应的,所有抗癌药物都可以抑制细胞的增殖。研究表明,局部应用秋水仙碱,可以减少胶原纤维的生成。当然,抗癌药物毒副作用较大,使用时必须谨慎。还有一种,疗效较为确切、副作用也较少,就是硅凝胶。

临床实践表明,在伤口上运用硅凝胶膜,不仅能够加速伤口愈合,而且可以抑制纤维细胞的生长、抑制胶原纤维的合成与分泌,进而减少瘢痕组织内的胶原纤维,预防病理性瘢痕的出现;另一方面,硅凝胶膜有软化瘢痕的作用,促使病理性瘢痕向正常皮肤组织转化。

在本次研究中,为了让 TGF-β 可以再特定的时间、特定的空间释放,研究人员设计了一种全新的脉冲药物释放平台。

在测试了大量的材料后,研究人员发现,将 TGF-β 抗体密封在光交联聚乳酸 - 乙醇酸共聚物(PLGA)后,可以再伤口处形成稳定均匀的敷料,同时该胶囊具有时空特异性,可以在不同的时间段释放不同的因子。随后,研究人员利用小鼠、兔子和猪建立了伤口修复模型,并在这些模型中验证了载有 TGF-β 抑制剂的 PLGA 胶囊活性。

结果发现,无论是小鼠还是兔子和猪,这一新型组合均可以加速伤口的愈合,同时还会抑制伤口瘢痕组织的形成,不会产生多余的瘢痕组织。这一研究结果表明,新型光交联水凝胶脉冲平台,联合 TGF-β 抑制剂可以实现真正意义上的无疤痕伤口愈合,也再次证明了 TGF-β 是实现皮肤无瘢痕愈合的有效方法。

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