大約四分之一的糖尿病患者會(huì)出現(xiàn)疼痛的足部潰瘍，由于血管受損和炎癥加劇導(dǎo)致傷口含氧量低，因此愈合緩慢。這些傷口會(huì)變成慢性傷口，導(dǎo)致生活質(zhì)量下降和可能的截肢。
圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院機(jī)械工程與材料科學(xué)教授管建軍開發(fā)了一種水凝膠，可以為傷口輸送氧氣，從而減少炎癥，幫助重塑組織并加速愈合。這項(xiàng)工作在小鼠模型中的結(jié)果于 8 月 28 日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。關(guān)所在實(shí)驗(yàn)室的博士生關(guān)亞和博士后研究員牛紅為共同第一作者。
“氧氣有兩個(gè)作用：一是提高糖尿病創(chuàng)面低氧條件下的皮膚細(xì)胞存活率;第二，氧氣可以刺激皮膚細(xì)胞產(chǎn)生傷口修復(fù)所需的生長因子，”關(guān)說。
身體中的組織需要氧氣才能生存，并且在組織受傷時(shí)需要更多氧氣。雖然有幾種現(xiàn)有的治療糖尿病患者慢性傷口的方法，但最常見的治療方法是在高壓氧艙中進(jìn)行數(shù)十次治療，但其有效性并不一致，并且存在氧中毒的風(fēng)險(xiǎn)。
Guan 的水凝膠使用微球向傷口輸送氧氣，微球逐漸釋放氧氣，通過細(xì)胞表面的酶與細(xì)胞相互作用，將微球內(nèi)部的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氧氣。氧氣在大約兩周的時(shí)間內(nèi)被輸送到傷口，炎癥和腫脹減少，促進(jìn)愈合。
在小鼠中，用含有釋氧微球的水凝膠處理的傷口比僅用凝膠處理或未處理的傷口具有更高的閉合率。到第 16 天，用水凝膠處理的傷口減少到 10.7%。僅用凝膠處理的患者減少到 30.4%，未處理的減少到 52.2%。
此外，使用含釋氧微球的水凝膠處理的傷口在第 8 天表皮最厚，但在第 16 天表皮最薄，表明傷口正在愈合，炎癥減輕。
在過去的14年中，關(guān)一直在開發(fā)這種具有近70種不同功能和化學(xué)結(jié)構(gòu)的凝膠。
“凝膠在我們將其放入皮膚組織之前是一種液體，因此很容易與微球混合，”他說。“一旦我們將凝膠和微球的混合物放入傷口，它就會(huì)變成固體，因?yàn)樗鼘?duì)溫度很敏感——在較低溫度下它是液體，而在體溫下它是固體。”
向傷口輸送氧氣的風(fēng)險(xiǎn)之一是輸送過多，這會(huì)產(chǎn)生活性氧 (ROS)，而活性氧 (ROS) 會(huì)損傷或殺死水平升高的細(xì)胞。Guan 的水凝膠能夠清除 ROS 含量并將其破壞，從而消除任何風(fēng)險(xiǎn)。
接下來，關(guān)的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在大型動(dòng)物模型中使用這種水凝膠，并期待未來進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)。
“這代表了一種無需藥物即可加速慢性糖尿病傷口愈合的新治療方法，”關(guān)說。“它還具有治療其他低氧疾病的潛力，例如外周動(dòng)脈疾病和冠心病。”
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