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炎癥趨化因子和活性氧(ROS)過度產生導致炎癥反復，對皮膚傷口愈合產生負面影響。有效重建受損組織的功能是臨床治療的焦點，但慢性傷口的再生愈合策略仍未被探索。據此有科研團隊設計了一種復合水凝膠包含胺功能化星形聚乙二醇 (starPEG) 和肝素，用于螯合趨化因子，清除ROS的Cu5.4O超小納米酶 (Cu 5.4O@Hep-PEG)以解決上述問題。

文獻簡述

皮膚損傷引發了一系列連鎖反應，在傷口微環境中產生大量活性氧（ROS）對入侵病原體具有防御反應。但不受管制的ROS過度產生會對DNA、蛋白質細胞等造成損害。而受傷組織的成功愈合和再生依賴于ROS的建設和有害作用的平衡。因此，使用管理ROS水平和控制受傷組織氧化損傷的生物材料是理想的治療策略。

目前已探索了使用具有ROS清除特性的納米材料來修復受損組織。但其治療效果受限，無法通過控制炎癥水平來防止過度產生，從而很難完全去除ROS。

大量ROS的產生啟動了許多病理信號通路，尤其是核因子kappa-輕鏈增強子(NF-κB)通路，導致促炎因子如白細胞介素8(IL- 8)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)。此外，MCP-1和IL-8促進炎性單核細胞/巨噬細胞和多形核中性粒細胞 (PMN) 侵入發炎組織。

這些免疫細胞過度產生幾種促炎細胞因子，如IL-6和**壞死因子α (TNF-α)以及大量ROS重復循環。因此必須破壞清除ROS和捕獲促炎因子的相互作用，同時防止過度ROS的損害，加速傷口愈合。

此次研究中開發了包含星形聚乙二醇(starPEG)、肝素和Cu5.4O超小納米粒子(USNPs)的Cu5.4O@Hep-PEG水凝膠，作為同時抑制持續性促炎的手段趨化因子梯度和改善炎癥性疾病中的高氧化應激。

Hep-PEG水凝膠有效清除傷口液中的促炎因子MCP-1和IL-8，降低多形核中性粒細胞和單核細胞的遷移活性。

而Cu5.4OUSNPs被證明表現出超氧化物歧化酶 (SOD)、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶，同時保護傷口組織免受ROS損傷。Hep-PEG 凝膠可定制為通過胺基和銅之間的配位結合Cu5.4O USNP。這些Cu5.4O@Hep-PEG水凝膠從發炎的傷口組織中捕獲趨化因子，抑制免疫細胞的過度浸潤，同時持續釋放到傷口組織減少ROS的產生，防止炎癥激活信號傳導。

該策略是以保持平衡以對抗病原體，避免副作用，不完全抑制炎癥。

Cu5.4O@Hep-PEG水凝膠的制備

Hep-PEG凝膠的形成取決于肝素鈉中的羧基與 4-Arm PEG-NH 2中的氨基之間的共價交聯。使用 NHS 和 EDAC（NHS 與 EDAC 的摩爾比=1:2）在冰上的0.5mLMES溶液（50mM）中激活肝素（0.025g）溶液，同時攪拌15分鐘。

隨后，將胺末端官能化的4臂星形PEG溶解在冰上的水中，然后以一系列摩爾比（肝素/PEG=1:5, 1:7.5, 1:10, 1）滴加到活化的肝素溶液中。再攪拌15分鐘后，將溶液鋪在干凈的玻璃培養皿上。過夜聚合后，凝膠在PBS中溶脹24小時以去除未反應的分子。

通過簡單的浸泡處理將Cu5.4O USNPs加載到Hep-PEG凝膠中，得到Cu5.4O@Hep-PEG水凝膠。簡而言之，將上述制備的凝膠在室溫下浸入含有不同濃度（6-960μgmL-1）Cu5.4O USNPs 的PBS溶液中0-12小時，以確定最佳浸泡條件。通過用PBS溶液洗滌3至5次去除多余的Cu5.4OUSNP。

結論

綜上科研團隊成功開發了一種Cu5.4O@Hep-PEG水凝膠，控制傷口部位炎癥促進傷口愈合。該材料有效吸附炎癥趨化因子單核細胞趨化蛋白1和白細胞介素8，降低巨噬細胞和中性粒細胞的遷移活性。還可以清除傷口液中的 ROS 以減輕氧化應激，并且Cu5.4O的持續釋放促進血管生成。

此外，Cu5.4O@Hep-PEG 凝膠具有清除傷口部位ROS的能力，導致促炎因子的分泌減少和炎癥細胞浸潤。是一種新興的治療策略。

本文涉及的科研材料

NHS 活性酯

http://www.wzslg.com/pro/pro-1030.html

4-Arm PEG-NH2 

http://www.wzslg.com/pro/pro-2044.html

Hep-PEG水凝膠

http://www.wzslg.com/pro/pro-39271.html

USNPs Cu5.4O超小納米粒子

http://www.wzslg.com/pro/pro-39276.html

starPEG 星形聚乙二醇

http://www.wzslg.com/pro/pro-39279.html

肝素基水凝膠

http://www.wzslg.com/pro/pro-39282.html

本文涉及的定制技術

PEG衍生物定制

http://www.wzslg.com/pro/proc-383.html

納米載體定制技術

http://www.wzslg.com/pro/progc-558-513.html

納米載藥定制技術

http://www.wzslg.com/pro/proc-517.html

水凝膠定制技術

http://www.wzslg.com/pro/progc-559-517.html

納米酶定制技術

http://www.wzslg.com/pro/pro-39322.html

原文獻鏈接：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7960791/

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