3D打印水凝膠治療糖尿病傷口：南大和南工大攜手登頂子刊

來源： EFL生物3D打印與生物制造

糖尿病（DM）是一種慢性代謝性疾病，影響著全球近 4.63 億成年人。隨著人口年齡的增長，糖尿病的發(fā)病率也在不斷上升。大約四分之一的糖尿病患者會(huì)出現(xiàn)糖尿病足潰瘍（DFU），五年死亡率為 30.5%，與癌癥（31%）的死亡率相接近。糖尿病足潰瘍與慢性疼痛、自我護(hù)理能力下降、長期感染、足部截肢的高風(fēng)險(xiǎn)以及全球約 85 億美元的沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)有關(guān)。脫位療法、負(fù)壓療法、手術(shù)清創(chuàng)和抗生素等保守療法往往無法取得令人滿意的療效，而且還會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)。高糖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮損傷是糖尿病傷口不愈合的一個(gè)主要病理因素。

為了阻斷這一病理過程，來自南京工業(yè)大學(xué)的遲波和南京大學(xué)的吳秀文、任建安團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)了一種全肽可打印水凝膠平臺(tái)，該平臺(tái)基于硫醇化γ-聚谷氨酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯共軛γ-聚谷氨酸和硫醇化精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的高效、精確的一步點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)。血管內(nèi)皮生長因子 165 過度表達(dá)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞就是利用這一平臺(tái)打印出來的，從而制造出具有高細(xì)胞活力和精確細(xì)胞空間分布控制的活體材料。這種含有細(xì)胞的水凝膠平臺(tái)可加速大鼠糖尿病傷口的愈合，因?yàn)檠�管�?nèi)皮生長因子 165 可持續(xù)釋放，促進(jìn)血管生成，減輕對血管內(nèi)皮線粒體的損傷，從而減少組織缺氧，降低炎癥反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)重塑�？傊�，這項(xiàng)研究為制造組織友好、高效、精確的三維打印全肽水凝膠平臺(tái)提供了一種用于細(xì)胞遞送和自我更新生長因子療法的可行策略。相關(guān)工作以題為“A click chemistry-mediated all-peptide cell printing hydrogel platform for diabetic wound healing”的文章發(fā)表在2023年11月29日的國際頂級(jí)期刊《Nature Communications》。

1. 創(chuàng)新型研究內(nèi)容

本研究利用硫醇化γ-聚谷氨酸（γ-PGA-SH）、甲基丙烯酸縮水甘油酯共軛γ-聚谷氨酸（γ-PGA-GMA）和硫醇化精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸（RGDC）序列設(shè)計(jì)了一種細(xì)胞可打印水凝膠平臺(tái)，其中 RGDC 是一種支持細(xì)胞粘附和擴(kuò)散的整合素受體（圖 1A，B）。該平臺(tái)是通過一步凝膠化法構(gòu)建的，具有硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)高效、精確等固有特點(diǎn)（圖 1C）。由此產(chǎn)生的肽基水凝膠平臺(tái)有望成為高效的細(xì)胞和生長因子輸送載體，并創(chuàng)造出一種近似皮膚組織理化特性的活體材料。此外，本研究用攜帶 VEGF 165 轉(zhuǎn)錄本的慢病毒將人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）基因修飾為HUVECsvegf165+，以進(jìn)行過表達(dá)（圖 1D）。與加載生長因子的傳統(tǒng)策略不同，通過 DLP 打印將細(xì)胞加載到水凝膠平臺(tái)后，作為細(xì)胞載體的 HUVECsvegf165+ 負(fù)責(zé) VEGF 165 的連續(xù)生成。雖然之前的研究表明血管內(nèi)皮生長因子對糖尿病傷口愈合有效，但其潛在機(jī)制并不完全清楚，主要?dú)w因于組織血管生成。本研究清楚地闡明了 VEGF 165 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，它能阻礙 Bax 誘導(dǎo)的線粒體膜（MMs）孔形成，從而改善內(nèi)皮細(xì)胞凋亡并保留血管生成的潛力。然后，利用糖尿病大鼠模型，全面評估了這種含有細(xì)胞的水凝膠平臺(tái)在糖尿病傷口愈合中的療效（圖 1E），包括傷口閉合率、血管生成、上皮化、疤痕風(fēng)險(xiǎn)、毛發(fā)形成、基質(zhì)細(xì)胞代謝、組織缺氧和炎癥。

圖1 設(shè)計(jì)的細(xì)胞可打印多肽水凝膠平臺(tái)，可生產(chǎn)可用于糖尿病傷口愈合的自我更新的血管內(nèi)皮生長因子 165

【設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一步光固化全肽水凝膠】

γ-PGA-GMA是通過γ-PGA和GMA的環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)合成的。1H 核磁共振（NMR）和傅立葉變換紅外（FTIR）光譜證實(shí)了γ-PGA-GMA 的合成。如圖 2A 所示，γ-PGA-GMA 的光譜在 6.27 ppm（a）和 5.64 ppm（b）處出現(xiàn)了兩個(gè)新峰，這兩個(gè)峰都對應(yīng)于 GMA 的乙烯基（C = C）的質(zhì)子。將 5.64-6.27 ppm 的乙烯基信號(hào)積分面積與 4.13-4.52 ppm 的甲基質(zhì)子信號(hào)積分面積（c）進(jìn)行比較，計(jì)算出 GMA 的取代度為 28%。在傅立葉變換紅外光譜（圖 2B）中，γ-PGA-GMA 出現(xiàn)了 1637 cm-1 的吸收峰，該吸收峰歸因于 GMA 的乙烯基，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了共軛的成功。將γ-PGA-GMA、γ-PGA-SH、RGDC 和光引發(fā)劑 LAP 簡單混合，就能生產(chǎn)出基于硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)的水凝膠。點(diǎn)擊反應(yīng)是指通過雜原子連接（C-X-C），開發(fā)一套快速、高可靠性、高產(chǎn)率和高選擇性的反應(yīng)，用于快速合成有用的新化合物和組合庫。為了研究凝膠化的可行性并優(yōu)化水凝膠的物理性質(zhì)，本研究利用了不同組成（4.5、5.0、5.5 和 6.0 w/v%）的 γ-PGA-GMA 和 γ-PGA-SH，并隨著聚合物濃度的增加分別命名為凝膠 1、凝膠 2、凝膠 3 和凝膠 4。由于凝膠 2 的儲(chǔ)存模量（G′）的變化與光的開和關(guān)的控制密切相關(guān)，因此在藍(lán)光（n = 405 nm）照射下水凝膠可以快速交聯(lián)（圖 2C）。與本研究團(tuán)隊(duì)之前報(bào)道的基于γ-PGA 的水凝膠相比，在預(yù)凝膠混合物中加入 LAP 大大縮短了凝膠化時(shí)間，從 7 分鐘以上縮短到 20 秒以內(nèi)，大大節(jié)省了材料，因此這種凝膠配方更適合作為光固化印刷的生物墨水。

圖2 全肽水凝膠的合成與優(yōu)化

【基于全肽水凝膠的高效精準(zhǔn) DLP 打印平臺(tái)的開發(fā)】

如圖 3A 所示，本研究設(shè)計(jì)并測試了一個(gè)用作打印原型的扁平圓柱體，每層分別暴露在藍(lán)光下 16、24、32 或 40 秒。每層光照射時(shí)間的延長導(dǎo)致總打印時(shí)間增加，效率降低（圖 3B）。不過，適當(dāng)延長光照射時(shí)間可使相鄰平面的切角接近 90°，從而提高圓柱體的打印精度（圖 3C）。隨著 G′的增加，光照時(shí)間的延長也提高了所制備水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度（圖 3D）�？紤]到打印速度、精度和機(jī)械性能之間的平衡，本研究選擇了 32 秒的光照時(shí)間。然后，本研究將打印層厚度從 0.1 毫米調(diào)整到 0.4 毫米（圖 3E）。層厚的增加大大縮短了打印時(shí)間（圖 3F）。此外，由于層厚增加時(shí)相鄰平面的切角偏離 90°較遠(yuǎn)，打印精度略有下降（圖 3G）。當(dāng)層厚度增加時(shí)，印刷水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度下降（圖 3H）�？紤]到打印效率、精度和機(jī)械性能，本研究選擇 0.2 毫米的層厚進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

為了進(jìn)一步確定 DLP 印刷水凝膠的分辨率，本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)梳子模型，相鄰梳齒的梯度距離從 3 毫米到 0.25 毫米不等（圖 3I）。梳子模型被精細(xì)地打印在平臺(tái)上，表面粘有少量未交聯(lián)的生物墨水。將梳子浸入水中去除多余的生物墨水后，梳齒的間距就能更好地觀察到，直到間距縮短到 0.5 毫米時(shí)，梳齒才能被抬起。當(dāng)間隔距離設(shè)定為 0.25 毫米時(shí)，梳齒之間的間隙消失了。這些結(jié)果意味著印刷分辨率可以達(dá)到 0.5 毫米（圖 3J）。為了確定打印誤差范圍，本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)微管壁厚為 0.5 毫米的微管陣列。打印完成后，使用異硫氰酸熒光素（FITC）對微管壁進(jìn)行染色，在共聚焦顯微鏡下測得微管壁厚度為 0.622 毫米。因此，計(jì)算出的打印誤差為 0.122 毫米（圖 3K）。這一結(jié)果可以解釋梳齒間隙在 0.25 mm 間隔內(nèi)消失的原因，因?yàn)橄噜徥猃X的打印誤差范圍累計(jì)接近 0.25 mm。根據(jù) DLP 打印γ-PGA 水凝膠的分辨率和保真度，打印出了不同形狀的物體，如六角形花瓣、微孔支架和耳朵模型（圖 3L）。

圖3 全肽水凝膠的 DLP 可印刷性

【使用全肽生物墨水共同印制 HUVECsvegf165+，細(xì)胞存活率和增殖情況令人滿意】

本研究構(gòu)建了感染 HUVEC 的特異性慢病毒質(zhì)粒（pHS-AVC-1580），其中含有編碼 NheI 和 PvuII 限制性內(nèi)切酶、mNeongreen 綠色熒光蛋白（GFP）、中和嘌呤霉素的嘌呤霉素 N-乙酰轉(zhuǎn)移酶和 VEGF 165 的轉(zhuǎn)錄本（圖 4A）。無 VEGF 165 轉(zhuǎn)錄本的慢病毒質(zhì)粒（pHS-AVC-ZQ328）用作對照。經(jīng) NheI 和 PvuII 消化后，通過基因測序和 DNA 電泳驗(yàn)證了過表達(dá) VEGF 165 的慢病毒質(zhì)粒的基因序列和結(jié)構(gòu)。圖 4B 證實(shí)了 VEGF 165 轉(zhuǎn)錄本信號(hào)的存在，圖 4C 顯示質(zhì)粒片段在消化后符合預(yù)期大小。在感染對照組和 VEGF 165 高表達(dá)慢病毒并用嘌呤霉素選擇后，本研究成功生成了 HUVECsvector 和 HUVECsvegf165+，其中 GFP+ 細(xì)胞的比例高達(dá) 90%以上。與 HUVECsvegf165+ 中的 VEGF 信號(hào)相比，HUVECsvegf165+ 中的 VEGF 信號(hào)明顯增加。將 HUVECsvegf165+（1×105 個(gè)細(xì)胞/毫升）與全肽生物墨水共同印制成扁平的圓柱形細(xì)胞片。細(xì)胞片培養(yǎng)后，在 IVIS 光譜成像下，GFP 強(qiáng)度逐漸提高（圖 4D、E），這意味著細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活性得以維持，細(xì)胞數(shù)量可能增加。為了進(jìn)一步確定細(xì)胞的增殖情況，使用共聚焦顯微鏡對細(xì)胞片進(jìn)行了 Z 軸堆疊，結(jié)果顯示細(xì)胞數(shù)量有所增加（圖 4F）。此外，細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒-8（CCK-8）檢測也證實(shí)了細(xì)胞片中 HUVECsvegf165+ 的明顯增殖（圖 4G）。

圖4 使用全肽生物墨水共同印制 HUVECsvegf165+

【HUVECsvegf165+負(fù)載的水凝膠以自我更新的方式釋放血管內(nèi)皮生長因子165，促進(jìn)體外血管生成，并通過抑制Bax誘導(dǎo)的線粒體穿孔保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受HG誘導(dǎo)的損傷】

通過載入活細(xì)胞，本研究認(rèn)為 HUVECsvegf165+ 水凝膠是一種活材料，具有顯著的 VEGF 165 自我更新能力，而 VEGF 165 是 VEGFA 的剪接變體，可以分泌到細(xì)胞外。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，本研究比較了負(fù)載 HUVECsvegf165+ 的水凝膠、負(fù)載 HUVECvector 的水凝膠和負(fù)載 VEGF 165 重組蛋白的水凝膠的 VEGF 165 釋放動(dòng)力學(xué)。HUVECsvegf165+ 水凝膠釋放的 VEGF 165 量遠(yuǎn)高于 HUVECvector 水凝膠。刷新培養(yǎng)基后，負(fù)載 VEGF 165 的水凝膠的 VEGF 165 釋放量明顯減少，但負(fù)載細(xì)胞的水凝膠的 VEGF 165 釋放曲線與刷新培養(yǎng)基前基本一致。總之，這些實(shí)驗(yàn)表明，HUVECsvegf165+負(fù)載的水凝膠能以自我更新的方式釋放血管內(nèi)皮生長因子 165，從而增強(qiáng)旁分泌作用。為了進(jìn)一步研究 HUVECsvegf165+ 水凝膠釋放的可自我更新的 VEGF 165 的生物學(xué)功能，本研究利用 transwell 小室系統(tǒng)建立了一個(gè)共培養(yǎng)細(xì)胞模型，將細(xì)胞負(fù)載的水凝膠置于上腔，HUVECs 被接種于下腔（圖 5B）。與添加 HUVECsvegf165+ 的水凝膠相比，添加 HUVECsvegf165+ 的水凝膠能促進(jìn)傷口愈合（圖 5C、D）、細(xì)胞增殖（圖 5E）和 HUVEC 在底腔形成管（圖 5F-H）。

圖5 不同水凝膠平臺(tái)釋放血管內(nèi)皮生長因子 165 的動(dòng)力學(xué)及其產(chǎn)生的生物功能

由于 DM 總是伴隨著 HG 引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，本研究進(jìn)一步關(guān)注了 HUVECsvegf165+ 水凝膠對 HG 誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷的影響。圖 6A 顯示，HG（尤其是 40 mM 的濃度）可導(dǎo)致 HUVEC 死亡。而在 5 mM 葡萄糖和 35 mM D-mannitol 的滲透壓控制下，細(xì)胞活力并沒有受到影響。然后，本研究收集了HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠和HUVECvector負(fù)載水凝膠的細(xì)胞上清液，并將葡萄糖濃度調(diào)整為40 mM來處理HUVEC（圖6B）。結(jié)果表明，HUVECsvegf165+負(fù)載的水凝膠釋放的較高數(shù)量的 VEGF 165 緩解了 HG 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡（圖 6C），并減少了細(xì)胞氧化應(yīng)激引發(fā)的活性氧（ROS）產(chǎn)生（圖 6D）。

圖6 HUVECsvegf165+ 水凝膠可自我更新的血管內(nèi)皮生長因子 165 可通過保護(hù)線粒體通透性改善 HG 誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷

【含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠可促進(jìn)大鼠糖尿病傷口的愈合】

本研究按照圖 7A 所示的實(shí)驗(yàn)方案評估了 HUVECsvegf165+ 水凝膠對大鼠糖尿病傷口的治療效果。大鼠糖尿病傷口模型的建立是通過腹腔注射 70 mg/kg 劑量的鏈脲佐菌素（STZ），然后手術(shù)切除直徑 1 厘米的全厚皮膚。與未注射 STZ 的正常對照組大鼠相比，DM 模型在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)為血糖升高、體重增長遲緩和耗水量增加。水凝膠組、含有 HUVECvector 的水凝膠組和含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠組的 DM 三項(xiàng)指標(biāo)均無顯著差異。第 3 天、第 7 天、第 14 天和第 21 天是采集組織的時(shí)間點(diǎn)，對應(yīng)于傷口修復(fù)的炎癥、增殖和組織重塑階段61。基于 DLP 打印技術(shù)，水凝膠可根據(jù)傷口的不規(guī)則形狀進(jìn)行定制（附圖 9A），并實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率。不同組的傷口愈合過程如圖 7B 所示，并在圖 7C 中再現(xiàn)。與使用水凝膠或含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠治療的大鼠相比，含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠組大鼠的傷口閉合速度更快（圖 7D）。所有組的水凝膠都在第 21 天前逐漸降解（圖 7E）。細(xì)胞負(fù)載水凝膠中的 VEGF 165 呈再生狀態(tài)，尤其是前四天的 HUVECsvegf165+ 水凝膠組（圖 7F）。與體外研究結(jié)果一致，體內(nèi) HUVECsvegf165+ 水凝膠比 HUVECvector 水凝膠產(chǎn)生更多的 VEGF 165。這意味著含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠是血管生成和傷口愈合所需的血管內(nèi)皮生長因子 165 的良好來源。

圖7 評估負(fù)載 HUVECsvegf165+ 的水凝膠對大鼠糖尿病傷口的影響

【含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠可促進(jìn)糖尿病傷口的上皮化、毛發(fā)形成、無疤痕趨勢、血管生成、細(xì)胞增殖和新陳代謝】

為了全面描述傷口愈合狀態(tài)，本研究進(jìn)一步應(yīng)用了多種組織染色技術(shù)。再上皮化對傷口愈合非常重要。本研究使用基底角質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記細(xì)胞角蛋白 14（CK14）和棘層角質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記細(xì)胞角蛋白 10（CK10）來評估第 7 天和第 14 天的再上皮化情況。如圖 8A 所示，由于上皮層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常皮膚的上皮層厚度，上皮層侵占了傷口床，并表現(xiàn)出很強(qiáng)的增殖能力。特別是在第 7 天，HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠組的擴(kuò)展上皮層厚度大于單純水凝膠組或 HUVECvector-負(fù)載水凝膠組，這表明 HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠早期激活了再上皮化。相比之下，在第 14 天，HUVECsvegf165+-負(fù)載水凝膠組的擴(kuò)展上皮層厚度最小，與正常皮膚相似，表明該組上皮增殖到重塑的進(jìn)展迅速。此外，第 7 天和第 14 天，表皮基底層毛囊的 K14 染色顯示，與水凝膠處理組和 HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠組相比，HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠組的毛囊密度顯著增加（圖 8B）。這些結(jié)果表明，VEGF 165 的增強(qiáng)和自我更新釋放可有效加速角質(zhì)細(xì)胞遷移和毛囊形成，從而促進(jìn)糖尿病傷口的再上皮化。

圖8 不同治療方法下糖尿病傷口愈合過程的組織學(xué)分析

【蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)，HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠改善糖尿病傷口愈合的效果與組織血管化和氧合、細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）重塑和炎癥調(diào)節(jié)有關(guān)】

為了概述增強(qiáng)的、可自我更新的 VEGF 165 刺激所導(dǎo)致的分子信號(hào)變化，本研究進(jìn)一步對使用 HUVECsvegf165+ 水凝膠處理后第 7 天的糖尿病傷口進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)檢測。HUVECsvegf165+ 水凝膠組作為對照組。總的來說，HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠組和 HUVECvector負(fù)載水凝膠組之間有 500 個(gè)蛋白質(zhì)明顯上調(diào)，546 個(gè)蛋白質(zhì)明顯下調(diào)（圖 9A）。圖 9B 顯示了基于主成分分析（PCA）的兩組蛋白質(zhì)表達(dá)差異，表明 HUVECs 過表達(dá)的 VEGF 165 在調(diào)節(jié)傷口修復(fù)過程中發(fā)揮了重要作用。圖 9C 中的火山圖顯示了差異表達(dá)的蛋白質(zhì)。用相應(yīng)基因名稱標(biāo)記的上調(diào)蛋白與血管的發(fā)育、形成和增大（如 Clic4、Eng、Enpep、Icam1、Itga1、Tgfbi、Cav1 和 LOC108348074）、ECM 的增加（如 Efemp2、Col12a1、Lama4 和 Lama5）以及細(xì)胞粘附性的增強(qiáng)（如 Vcan、Sdc4、Itgb1 和 Icam1）有關(guān)。下調(diào)的蛋白質(zhì)與炎癥標(biāo)志物的減少有關(guān)。本研究根據(jù)差異表達(dá)蛋白進(jìn)一步進(jìn)行了功能富集分析，以揭示受 HUVECsvegf165+ 水凝膠影響的主要分子通路。從上調(diào)蛋白的生物過程富集分析（圖 9D）可以看出，HUVECsvegf165+-負(fù)載的水凝膠顯著促進(jìn)了 ECM 的組裝和組織、動(dòng)脈形態(tài)發(fā)生和內(nèi)皮細(xì)胞增殖。在下調(diào)蛋白的生物過程富集分析中（圖 9E），HUVECsvegf165+負(fù)載的水凝膠明顯抑制了白細(xì)胞聚集和活化、中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的免疫和 TNF 的產(chǎn)生。

圖9 HUVECsvegf165+ 負(fù)載水凝膠與 HUVECvector 負(fù)載水凝膠第 7 天糖尿病傷口的蛋白質(zhì)組學(xué)比較

據(jù)報(bào)道，早期消除炎癥有利于無疤痕修復(fù)和傷口愈合。為了進(jìn)一步證實(shí) HUVECsvegf165+ 水凝膠能減少炎癥這一發(fā)現(xiàn)，本研究在第 7 天評估了糖尿病傷口中的促炎細(xì)胞因子和趨化細(xì)胞因子。如圖 10A 和圖 10B 所示，與水凝膠組和 HUVECsvegf165+水凝膠組相比，蛋白質(zhì)組剖析大鼠細(xì)胞因子陣列顯示，HUVECsvegf165+-負(fù)載水凝膠組的各種促炎和趨化細(xì)胞因子，如 CINC-1、CINC-2ɑ/β、CINC-3、IL-1ɑ 和 LIX 的表達(dá)均有所下降。此外，在負(fù)載 HUVECsvegf165+ 的水凝膠組中，金屬蛋白酶抑制劑-1（TIMP-1）的表達(dá)低于其他兩組，而金屬蛋白酶抑制劑-1 能使金屬蛋白酶-9 失活，阻礙組織重塑并促進(jìn)增生性瘢痕的形成。這支持了組織學(xué)分析結(jié)果，即HUVECsvegf165+ 水凝膠可促進(jìn)組織重塑并降低疤痕風(fēng)險(xiǎn)。由于 HUVECsvegf165+ 水凝膠的產(chǎn)生，糖尿病傷口的 VEGF 水平升高。血管的形成為氧合提供了氧氣傳輸管道，而氧合是決定組織缺氧、炎癥和傷口愈合率的關(guān)鍵因素。因此，本研究在第 4 天使用發(fā)光氧探針--三（4,7-二苯基-1,10-菲羅啉）二氯化釕（II）絡(luò)合物來測量糖尿病傷口的氧合情況。如圖 10C 所示，HUVECsvegf165+-負(fù)載水凝膠組的氧信號(hào)更強(qiáng)，這表明水凝膠持續(xù)釋放 VEGF 165 改善了傷口氧合。相應(yīng)地，低氧誘導(dǎo)因子-1ɑ（HIF-1ɑ）是氧張力的指標(biāo)，在整個(gè)傷口愈合過程中，HUVECsvegf165+負(fù)載水凝膠組的轉(zhuǎn)錄水平較低（圖 10D）。

圖10 含有 HUVECsvegf165+ 的水凝膠可改善糖尿病傷口的氧合和炎癥反應(yīng)

2. 總結(jié)與展望
根據(jù)本研究結(jié)果，HUVECsvegf165+負(fù)載的水凝膠是處理糖尿病傷口的有效活體材料。然而，打印分辨率和大鼠模型還存在局限性。提高打印分辨率的潛在方法包括提高光源分辨率或添加特定生物大分子以抑制光引發(fā)過程中未暴露區(qū)域的自由基聚合。此外，通過注射 STZ 制作的大鼠糖尿病傷口模型僅代表了人體復(fù)雜的糖尿病傷口病理生理學(xué)的一部分；因此，還需要在大型哺乳動(dòng)物或患者身上進(jìn)行更多試驗(yàn)，以驗(yàn)證治療效果并確定具體用法。

文章來源：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-43364-2