糖尿病是一种临床常见的病症，因糖尿病引发的伤口感染已成为全球重大的医疗负担。伤口感染会导致白细胞功能受损和炎症反应失衡，从而抑制中性粒细胞和巨噬细胞向伤口迁移。目前，由于临床敷料的单一性，缺乏具有高吸收性、可定制形状、快速自愈、引导组织再生和恢复生理功能的全身性多功能伤口敷料。因此，糖尿病感染性伤口治疗仍然是再生医学面临的重大挑战。近日，北京科技大学温永强、杜宏武和北京大学人民医院张培训等人在《Advanced Functional Materials》发表了一项题为“Multifunctional DNA Hydrogels with Hydrocolloid-Cotton Structure for Regeneration of Diabetic Infectious Wounds”的研究，通过DNA接枝、聚乙烯亚胺动态交联以及掺杂加热功能的黑磷量子点，制备了一种多功能DNA水凝胶敷料。基于碱基配对原理，研究者开发了树枝状大分子X+Y形DNA连接结构，然后与掺有黑磷量子点的聚乙烯亚胺动态交联形成生物活性DNA水凝胶 (PBCD)，并在其中加载具有抗氧化和清除自由基的能力，并能促进细胞增殖和血管生成的原花青素B2（OPC B2），在近红外激光下，OPC B2的释放率在10小时内达到74.7%。14小时后PBCD的溶胀率开始突然下降，研究者认为是光热作用导致凝胶温度升高，凝胶内部的动态键被破坏，这表明凝胶在体外具有优异的降解效率，可以引发良性脱离，对减少继发性损伤起到了显着的作用。
[1] Zhou Liping, et al. Multifunctional DNA Hydrogels with Hydrocolloid-Cotton Structure for Regeneration of Diabetic Infectious Wounds. Adv. Funct. Mater. 2021. Doi：10.1002/adfm.202106167.
AFM | 多功能 DNA 水凝胶促进糖尿病感染伤口再生！
发布时间：2021-09-09 09:14 文章来源：未知 作者：百替生物
研究者继而建立了全层皮肤感染的糖尿病小鼠模型，观察皮肤在OPC B2、PBCD、OPC B2/PBCD和OPC B2/PBCD（NIR）下的愈合性能。OPC B2和PBCD组伤口均在2天后出现不同程度的溃疡，而后两组并没有进一步恶化，这直接证明了水凝胶的光热性能具有优异的抗菌性能。此外，水凝胶敷料提供的3D空间结构可以吸收大量脓液组织液，为伤口愈合提供了完美的环境。治疗第6天，第4组观察到有新皮形成，而在第10天形成上皮层，可清晰观察再生结构和新生毛囊组织。然而，其他组的伤口没有完全闭合。结果表明，OPC B2/PBCD在NIR触发下具有优异的伤口愈合性能。
此外，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。令人惊讶的是，DNA水凝胶敷料可以激活神经元，使其进入修复状态，加速皮肤神经再生和血管生成。除此之外，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。
综上，该研究成功开发了一种DNA水凝胶敷料，以促进糖尿病感染性伤口愈合和组织再生。该DNA水凝胶敷料显示出适当的机械性能、自愈能力、可写性和组织粘附性。此外，还具有抗菌、抗氧化、抗炎、调节巨噬细胞极化、促进神经和血管生成等多种功能。总之，该多功能DNA水凝胶敷料为治疗糖尿病感染性伤口提供了一种有效、有前景、实用的联合疗法，为临床再生医学带来了新的希望！
参考资料：
[1] Zhou Liping, et al. Multifunctional DNA Hydrogels with Hydrocolloid-Cotton Structure for Regeneration of Diabetic Infectious Wounds. Adv. Funct. Mater. 2021. Doi：10.1002/adfm.202106167.