炎症趋化因子和活性氧(ROS)过度产生导致炎症反复，对皮肤伤口愈合产生负面影响。有效重建受损组织的功能是临床治疗的焦点，但慢性伤口的再生愈合策略仍未被探索。据此有科研团队设计了一种复合水凝胶包含胺功能化星形聚乙二醇 (starPEG) 和肝素，用于螯合趋化因子，清除ROS的Cu5.4O超小纳米酶 (Cu 5.4O@Hep-PEG)以解决上述问题。

文献简述

皮肤损伤引发了一系列连锁反应，在伤口微环境中产生大量活性氧（ROS）对入侵病原体具有防御反应。但不受管制的ROS过度产生会对DNA、蛋白质细胞等造成损害。而受伤组织的成功愈合和再生依赖于ROS的建设和有害作用的平衡。因此，使用管理ROS水平和控制受伤组织氧化损伤的生物材料是理想的治疗策略。

目前已探索了使用具有ROS清除特性的纳米材料来修复受损组织。但其治疗效果受限，无法通过控制炎症水平来防止过度产生，从而很难完全去除ROS。

大量ROS的产生启动了许多病理信号通路，尤其是核因子kappa-轻链增强子(NF-κB)通路，导致促炎因子如白细胞介素8(IL- 8)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)。此外，MCP-1和IL-8促进炎性单核细胞/巨噬细胞和多形核中性粒细胞 (PMN) 侵入发炎组织。

这些免疫细胞过度产生几种促炎细胞因子，如IL-6和**坏死因子α (TNF-α)以及大量ROS重复循环。因此必须破坏清除ROS和捕获促炎因子的相互作用，同时防止过度ROS的损害，加速伤口愈合。

此次研究中开发了包含星形聚乙二醇(starPEG)、肝素和Cu5.4O超小纳米粒子(USNPs)的Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶，作为同时抑制持续性促炎的手段趋化因子梯度和改善炎症性疾病中的高氧化应激。

Hep-PEG水凝胶有效清除伤口液中的促炎因子MCP-1和IL-8，降低多形核中性粒细胞和单核细胞的迁移活性。

而Cu5.4OUSNPs被证明表现出超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶，同时保护伤口组织免受ROS损伤。Hep-PEG 凝胶可定制为通过胺基和铜之间的配位结合Cu5.4O USNP。这些Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶从发炎的伤口组织中捕获趋化因子，抑制免疫细胞的过度浸润，同时持续释放到伤口组织减少ROS的产生，防止炎症激活信号传导。

该策略是以保持平衡以对抗病原体，避免副作用，不完全抑制炎症。

Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶的制备

Hep-PEG凝胶的形成取决于肝素钠中的羧基与 4-Arm PEG-NH 2中的氨基之间的共价交联。使用 NHS 和 EDAC（NHS 与 EDAC 的摩尔比=1:2）在冰上的0.5mLMES溶液（50mM）中激活肝素（0.025g）溶液，同时搅拌15分钟。

随后，将胺末端官能化的4臂星形PEG溶解在冰上的水中，然后以一系列摩尔比（肝素/PEG=1:5, 1:7.5, 1:10, 1）滴加到活化的肝素溶液中。再搅拌15分钟后，将溶液铺在干净的玻璃培养皿上。过夜聚合后，凝胶在PBS中溶胀24小时以去除未反应的分子。

通过简单的浸泡处理将Cu5.4O USNPs加载到Hep-PEG凝胶中，得到Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶。简而言之，将上述制备的凝胶在室温下浸入含有不同浓度（6-960μgmL-1）Cu5.4O USNPs 的PBS溶液中0-12小时，以确定最佳浸泡条件。通过用PBS溶液洗涤3至5次去除多余的Cu5.4OUSNP。

结论

综上科研团队成功开发了一种Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶，控制伤口部位炎症促进伤口愈合。该材料有效吸附炎症趋化因子单核细胞趋化蛋白1和白细胞介素8，降低巨噬细胞和中性粒细胞的迁移活性。还可以清除伤口液中的 ROS 以减轻氧化应激，并且Cu5.4O的持续释放促进血管生成。

此外，Cu5.4O@Hep-PEG 凝胶具有清除伤口部位ROS的能力，导致促炎因子的分泌减少和炎症细胞浸润。是一种新兴的治疗策略。

本文涉及的科研材料

NHS 活性酯

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

4-Arm PEG-NH2 

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

Hep-PEG水凝胶

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

USNPs Cu5.4O超小纳米粒子

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

starPEG 星形聚乙二醇

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

肝素基水凝胶

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

本文涉及的定制技术

PEG衍生物定制

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

纳米载体定制技术

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

纳米载药定制技术

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

水凝胶定制技术

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

纳米酶定制技术

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

原文献链接：

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

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