文献分享 | NO协同金属复合支架用于增强糖尿病伤口愈合

慢性伤口是糖尿病最严重的并发症之一,由于慢性炎症、血管生成不足、胶原蛋白代谢异常等原因,糖尿病创面患者总是无法用标准的常规疗法愈合。


原文链接:Copper-Based Metal–Organic Framework as a Controllable Nitric Oxide-Releasing Vehicle for Enhanced Diabetic Wound Healing | ACS Applied Materials & Interfaces

主要结果

1.缓释系统

从累积释放曲线和实时释放曲线可以看出,NO@HKUST-1的NO释放在第1天极高,达到0.6μmol/L以上,远远超过安全浓度(0.4 μmol/L),48 h内NO@HPG同轴微图案支架的累积释放浓度低于0.3 μmol /L,分别在第5天和第10天它仍然能够以 1.46nmol/L 和 0.83 nmol/L 的速率释放 NO,与人静脉管系统中的正常NO浓度一致,这些结果表明,在伤口愈合过程中,NO可以以低浓度可控释放,这将大大提高NO作为治疗剂的疗效。此外,NO@HPG支架还可以连续释放铜离子长达13天,与NO起到协同作用,促进糖尿病伤口愈合。


2.体内伤口愈合

结果表明,NO@HPG组小鼠存活率最高,各组小鼠体重无明显变化,表明所有支架在体内均表现出良好的生物安全性。HPG组也表现出比Ctrl和PG组更高的愈合率,表明可降解的HKUST-1s释放的铜离子也可以在一定程度上促进伤口愈合。从H&E染色图像可以看出,所有组都形成了新的肉芽组织,与其他组相比,NO@HPG组形成了更有序的一定厚度的肉芽组织,表明伤口组织的修复质量相对较高。此外,只有NO@HPG组在第13天形成完整的上皮,表明NO@HPG支架在短时间内促进伤口愈合的能力极佳。




与Ctrl组和PG组相比,HPG组和NO@HPG组的新生血管均随着新血管密度的增加而增强,特别是NO@HPG组表现出复杂、相互连接的血管网络,新血管的总长度在所有组中明显最高,从CD31免疫荧光染色图像可以看出,在HPG中观察到更多的CD31阳性细胞,尤其是NO@HPG组,表明HPG和NO@HPG支架的血管生成能力比其他支架更强。


3.体外效用

HPG和NO@HPG支架上的HUVEC表现出明显的细胞骨架和改善的细胞扩散,而其他支架上的细胞在第3天收缩成球体,粘附在NO@HPG支架上的细胞数量明显高于其他组。与Ctrl和PG组相比,HPG组和NO@HPG组从第3天开始表现出更高的增殖,并且这种差异在第7天更为显着,尤其是对于NO@HPG组, 在所有基团中表现出最高的细胞增殖效率,表明复合支架释放的铜离子可以与NO合作促进HUVECs的生长。HPG组和NO@HPG组中迁移的细胞数量明显大于其他组,HPG组和NO@HPG组的HUVECs形成更宽的网络结构,特别是NO@HPG组的管长与其他组相比明显最高,表明细胞在铜离子和NO的影响下形成血管的能力很强。进行了蛋白质印迹以研究体内伤口组织中血管生成相关基因(如HIF-1α,eNOS和VEGF)的表达;结果显示,第7天,NO@HPG组3个HIF-1α、eNOS和VEGF基因的表达水平均高于其他组。先前的研究表明,铜离子参与HIF-1α的转录,并且对于HIF-1α的活化至关重要,而NO作为一种活性氮(RNS)可以通过抑制脯氨酸羟化酶(PHD)(一种可以通过羟基化使HIF-1α失活的酶)来提高HIF-1α的稳定性。


4.总结

本文引入了铜基金属有机框架,并通过静电纺丝法设计了具有核壳结构的NO缓释系统。结果表明,NO在该框架中定量稳定负载,NO颗粒能很好地掺入同轴纳米纤维的芯层中,可降解的铜基金属有机框架释放出的额外金属离子与NO具有协同作用,促进内皮细胞生长,并显着改善伤口床的血管生成,胶原蛋白沉积和抗炎性能,从而加速糖尿病伤口愈合,是糖尿病伤口的高效疗法。


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