糖尿病是威脅人類健康和生命安全的重大疾病之一,并且糖尿病在全世界的患病率有逐年增高的趨勢(shì)。目前,多達(dá)25%的糖尿病患者因傷口血液循環(huán)不良和其他并發(fā)癥而出現(xiàn)慢性難愈合傷口,例如糖尿病足潰瘍(DFU),嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致患者截肢。
研究證明,糖尿病慢性傷口的延遲愈合是缺氧引起的新生血管受損的結(jié)果,因此,減少慢性傷口治療中的缺氧是糖尿病治療中迫切的臨床問題。但是,當(dāng)前的氧氣療法,包括高壓氧(HBO)和局部氣態(tài)氧(TGO),主要采用氣態(tài)氧輸送,但只有少量氧氣能夠穿透皮膚,因而在糖尿病治療的臨床應(yīng)用中效果較差。
亮點(diǎn)
近期,為提高氧氣進(jìn)入皮膚的能力,南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院胡一橋和吳錦慧等開發(fā)了一種由活性微藻水凝膠制成的能產(chǎn)生溶解氧的傷口貼片(AGP)。該貼片具有優(yōu)異的氧氣輸送能力,其效率是TGO滲透皮膚效率的100倍以上。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明,該貼片可促進(jìn)糖尿病小鼠慢性創(chuàng)面愈合和皮瓣再生。微藻凝膠貼片可以提供持續(xù)的溶解氧,以改善慢性傷口愈合,此外,該貼片無毒且不會(huì)引起免疫應(yīng)答,制造簡單成本低廉,這將成為用于DFU治療的新一代醫(yī)學(xué)療法。
AGP的制備
研究人員設(shè)計(jì)了一種微藻凝膠貼片(AGP),可以簡單地覆蓋傷口并將溶解的氧氣輸送到傷口床中(圖1A)。在貼片中填充了直徑為1毫米的含有活微藻的水凝膠珠,可以吸收預(yù)先添加的碳酸鹽,以通過呼吸和光合作用產(chǎn)生O2和CO2。親水性聚四氟乙烯(PTFE)膜用作AGP的內(nèi)襯,以允許清潔氣體和水雙向滲透并具有細(xì)菌過濾性能。當(dāng)貼在傷口上時(shí),由于不可滲透的聚氨酯薄膜被用作AGP的背襯,在敷料和傷口之間形成了一個(gè)密封系統(tǒng)(圖1,B和C)。
AGP的O2皮膚滲透測(cè)試
如圖2所示,研究人員測(cè)量了裝置中氧氣通過插入存活小鼠皮膚的擴(kuò)散程度。AGP裝置在光照條件下能夠穩(wěn)定、連續(xù)地輸送高達(dá)240μM的溶解氧,但TGO裝置中沒有氧氣擴(kuò)散。通過量化曲線下的面積,發(fā)現(xiàn)AGP的溶解氧輸送效率比TGO滲透皮膚的效率高100倍以上。
AGP治愈慢性傷口的測(cè)試
為了測(cè)試AGP在治愈慢性傷口中的功效,每天分別通過AGP(DM-AGP)和TGO治療(DM-TGO)治療糖尿病小鼠傷口。同時(shí)將未經(jīng)治療的糖尿病小鼠傷口(DM-對(duì)照)和正常小鼠傷口(Non-DM)作為對(duì)照。如圖3所示,即使在15天后,糖尿病小鼠的傷口也很難愈合,而正常小鼠的傷口在12天后就可以愈合(圖3A)。用AGP治療的傷口愈合速度明顯快于糖尿病對(duì)照組和用TGO治療的傷口,在第6天達(dá)到了45%的愈合率,(圖3B)。從傷后第6天開始,AGP的表現(xiàn)優(yōu)于其他組,到第12天,與正常小鼠相似,傷口面積的45%閉合(圖3C)。
AGP促進(jìn)皮瓣再生
研究人員在自體皮膚移植模型上評(píng)估了AGP對(duì)慢性傷口皮瓣存活的作用。實(shí)驗(yàn)組包括正常小鼠對(duì)照組、糖尿病小鼠對(duì)照組和TGO或AGP治療的糖尿病小鼠。如圖4所示,糖尿病小鼠的皮瓣在第2天迅速顯示遠(yuǎn)端壞死,然后在第4天完全壞死并脫落,暴露出下面的潰瘍。盡管正常小鼠沒有受慢性傷口影響,但皮瓣仍不能完全存活,第2天后皮瓣的遠(yuǎn)端輕微壞死,第6天開始脫落(圖4A)。與正常小鼠相比,DM-AGP的皮瓣壞死率更低(圖4C)。
通過評(píng)估皮瓣的實(shí)時(shí)血流發(fā)現(xiàn),在非DM,DM-Control和DM-TGO組的圓圈區(qū)域中,壞死的皮膚完全脫落并潰爛,在AGP治療組中,未發(fā)現(xiàn)壞死性皮膚,移植物產(chǎn)生的紅色與正常皮膚相似(圖4B)。這些結(jié)果表明AGP在促進(jìn)慢性傷口的皮瓣存活中發(fā)揮積極作用。
總結(jié)
綜上所述,研究人員證明了利用具有穩(wěn)定儲(chǔ)存特性、易于制備和處理的可粘附微藻水凝膠貼片將天然,高度可靠的濕氧輸送到組織的新概念的潛在可行性。我們相信這種方法不僅是糖尿病患者的福音,同樣可用于細(xì)胞因子治療、無創(chuàng)干細(xì)胞治療和藥物遞送等其他治療,有望在臨床醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
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