《ACS Nano》中科院韓東/敖卓：黃芪多糖水凝膠負(fù)載姜黃素封裝的牛膝超分子加速傷口愈合

各位熱愛科研的小伙伴們，今天為大家介紹的是2025年發(fā)表在《ACS Nano（IF=15.8） 》 的研究文章，該文章由中國(guó)科學(xué)院納米科學(xué)與技術(shù)中心韓東、敖卓團(tuán)隊(duì) 完成。文章題為 Astragalus Polysaccharide Hydrogels with Drug-Carrying Super Self-Assembly from Natural Herbs Promote Wound Healing 。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可注射的光交聯(lián)復(fù)合水凝膠——氧化黃芪多糖和羧甲基殼聚糖/甲基丙烯酸海藻酸鹽和鎂離子水凝膠（OAPS-CMC/SAMA-Mg2+，OCS），負(fù)載姜黃素（Cur）封裝的牛膝（Achyranthes bidentata）超分子自組裝體（NX SSA）（NX@Cur）——稱為OCS/NX@Cur，以協(xié)同加速皮膚修復(fù)。

文章概況

免疫微環(huán)境調(diào)控是創(chuàng)面愈合的核心環(huán)節(jié)，開發(fā)具有免疫調(diào)節(jié)功能的傷口敷料對(duì)促進(jìn)修復(fù)至關(guān)重要。本研究構(gòu)建了一種可注射光交聯(lián)復(fù)合水凝膠 OCS/NX@Cur，由氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負(fù)載姜黃素（Cur）封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur）組成。OCS 水凝膠基質(zhì)憑借黃芪多糖的抗炎特性調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，NX@Cur 通過 Cur 的抗氧化與促血管生成作用加速膠原沉積。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和大鼠全皮膚缺損模型證實(shí)，該復(fù)合水凝膠可顯著抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)血管新生及膠原有序重構(gòu)，從而加速肉芽組織形成與再上皮化。研究表明，OCS/NX@Cur 通過 “巨噬細(xì)胞極化 - 膠原代謝 - 血管網(wǎng)絡(luò)重建” 的級(jí)聯(lián)機(jī)制實(shí)現(xiàn)多靶點(diǎn)協(xié)同治療，為天然多糖與中藥自組裝體在創(chuàng)面修復(fù)中的聯(lián)合應(yīng)用提供了新策略。

主要內(nèi)容

一、研究背景與目標(biāo)

傷口愈合是涉及止血、炎癥、增殖和重塑的復(fù)雜過程，其中免疫微環(huán)境的調(diào)控是關(guān)鍵。現(xiàn)有研究表明，免疫微環(huán)境失衡會(huì)導(dǎo)致傷口停滯于炎癥期，阻礙愈合并引發(fā)纖維化或疤痕。水凝膠因具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和生物相容性，在組織工程中應(yīng)用廣泛，而天然多糖（如黃芪多糖，APS）和中藥活性成分（如姜黃素，Cur）的引入可賦予其獨(dú)特的生物活性。然而，Cur 的低水溶性、穩(wěn)定性差及毒性限制了其應(yīng)用，而中藥成分的自組裝特性為解決這一問題提供了新思路。

本研究由中國(guó)科學(xué)院納米科學(xué)與技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《ACS Nano》，開發(fā)了一種可注射光交聯(lián)復(fù)合水凝膠 —— 氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負(fù)載姜黃素封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur），即 OCS/NX@Cur，旨在通過協(xié)同作用加速皮膚修復(fù)。

二、材料設(shè)計(jì)與制備方案

OCS 水凝膠基質(zhì)構(gòu)建

成分：氧化黃芪多糖（OAPS）、羧甲基殼聚糖（CMC）、甲基丙烯酸鈉海藻酸鹽（SAMA）、鎂離子（Mg2?）。

交聯(lián)機(jī)制：OAPS 的醛基與 CMC 的氨基通過希夫堿反應(yīng)形成可注射水凝膠，紫外光照射進(jìn)一步共價(jià)交聯(lián)固化，實(shí)現(xiàn)與組織的牢固結(jié)合。

NX@Cur 超分子自組裝體制備

牛膝（NX）通過超自組裝工藝形成微球結(jié)構(gòu)，利用薄膜分散技術(shù)將 Cur 裝載至 NX SSA 中，增強(qiáng)藥物分散性。

復(fù)合水凝膠構(gòu)建

將 NX@Cur 包裹于 OCS 水凝膠中，形成 OCS/NX@Cur 復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)藥物的緩慢控釋。

三、核心實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

材料表征與性能

NX@Cur：成功制備出具有載藥能力的超分子自組裝體，粒徑均一，Cur 包封率高（圖 1）。

OCS/NX@Cur 水凝膠：具備良好的粘附性、力學(xué)性能（拉伸、抗壓強(qiáng)度）、降解可控性，藥物釋放曲線顯示 Cur 在酸性微環(huán)境中可持續(xù)釋放，釋放周期為常規(guī)載體的 5 倍（圖 2）。

細(xì)胞與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

生物相容性：體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和大鼠全皮膚缺損模型顯示，OCS/NX@Cur 無細(xì)胞毒性，體內(nèi)無炎癥反應(yīng)（圖 3）。

抗炎與抗氧化：顯著降低炎癥因子（如 iNOS）表達(dá)，清除活性氧（ROS），調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向 M2 型極化（圖 4）。

促血管生成與細(xì)胞遷移：促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）分泌，加速成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞遷移，誘導(dǎo)新生血管形成（圖 5）。

創(chuàng)面修復(fù)效果：大鼠模型中，OCS/NX@Cur 組傷口愈合速度顯著快于對(duì)照組，肉芽組織形成、膠原沉積（I 型膠原有序排列）及再上皮化進(jìn)程加速（圖 6-8）。組織學(xué)染色（H&E、Masson、天狼星紅）顯示，該組創(chuàng)面纖維化程度低，血管密度高（圖 7-9）。

四、作用機(jī)制與創(chuàng)新點(diǎn)

協(xié)同治療機(jī)制

OCS 水凝膠通過下調(diào) iNOS 表達(dá)發(fā)揮抗炎作用，同時(shí) NX@Cur 釋放的 Cur 促進(jìn)血管生成，兩者形成雙重協(xié)同。

M2 型巨噬細(xì)胞極化激活 TGF-β/Smad 通路，促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成 I 型膠原，協(xié)同 VEGF 分泌增強(qiáng)血管網(wǎng)絡(luò)重建，形成 “巨噬細(xì)胞極化 - 膠原代謝 - 血管生成” 級(jí)聯(lián)效應(yīng)（圖 10）。

技術(shù)創(chuàng)新

利用中藥成分自組裝特性，解決 Cur 水溶性和穩(wěn)定性問題，實(shí)現(xiàn)藥物控釋與炎癥周期匹配。

天然多糖水凝膠與超分子自組裝體的非共價(jià)結(jié)合，既抑制藥物突釋，又快速中和 ROS，提升治療效率。

五、結(jié)論與轉(zhuǎn)化前景

本研究開發(fā)的 OCS/NX@Cur 復(fù)合水凝膠通過多靶點(diǎn)協(xié)同作用（抗炎、抗氧化、促血管生成、膠原重構(gòu)），顯著加速創(chuàng)面愈合，為天然多糖和中藥自組裝體在組織工程中的應(yīng)用提供了新范式。其天然成分、可控釋放特性及優(yōu)異的生物相容性，使其具備臨床轉(zhuǎn)化潛力，有望成為創(chuàng)面修復(fù)領(lǐng)域的新型治療策略。

小結(jié)

材料設(shè)計(jì)與性能：成功制備了具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 OCS 水凝膠，其與 NX@Cur 超分子自組裝體結(jié)合后，展現(xiàn)出良好的生物相容性、力學(xué)性能及 pH 響應(yīng)性藥物控釋能力，Cur 釋放周期可達(dá)常規(guī)載體的 5 倍，與傷口炎癥進(jìn)程精確匹配。

作用機(jī)制：OCS/NX@Cur 通過雙重協(xié)同作用促進(jìn)愈合：

OCS 水凝膠下調(diào) iNOS 表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)，同時(shí)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向 M2 型極化；

NX@Cur 釋放的 Cur 激活 VEGF 介導(dǎo)的血管生成，并通過 TGF-β/Smad 通路促進(jìn)成纖維細(xì)胞合成 I 型膠原，實(shí)現(xiàn)膠原有序重塑。

轉(zhuǎn)化價(jià)值：該復(fù)合水凝膠結(jié)合了天然多糖的生物活性與中藥自組裝體的載藥優(yōu)勢(shì)，突破了合成材料免疫調(diào)節(jié)能力不足的局限，為創(chuàng)面治療提供了兼具理論創(chuàng)新與臨床轉(zhuǎn)化潛力的新范式，有望應(yīng)用于慢性傷口或難治性組織缺損的修復(fù)。

https://doi: 10.1021/acsnano.5c03744.

來源：Yolen學(xué)術(shù)