糖尿病口腔溃疡持续的炎症状态,高血糖环境促进活性氧(ROS)过度积累和晚期糖基化终产物(AGEs)水平升高,引发细菌感染并加剧炎症,对愈合构成挑战。口腔溃疡部位的动态微环境,包括持续的肌肉活动和唾液分泌,使得药物难以在局部有效积累,限制了治疗效果。同时,口腔黏膜的生理屏障作用也阻碍了药物的渗透,使得传统治疗方法难以实现持久的药物释放和有效的组织修复。
针对上述问题复旦大学陈峰/同济大学赵新宇、郑龙坡教授设计了一种多功能可溶性微针贴片,利用聚谷氨酸(γ-PGA)作为基质,负载槲皮素(Qu)修饰的Mg-Zn层状氢氧化物盐(LHS)纳米片,通过微针穿透口腔黏膜,实现药物的透皮传递,从而调节伤口微环境,促进溃疡愈合。该文章于2025年02月11日以《Polyphenol-Modified Mg−Zn Layered Hydroxide-Contained Microneedle Patch Enhance Mucosal Repair by Remolding Diabetic Oral Microenvironment》为题发表于《Advanced Healthcare Materials》(DOI:10.1002/adhm.202403883)。
LHSQ-MN微针贴片设计及作用示意图
(1)LHSQ的合成与表征
(2)LHSQ-MN的合成与表征
(3)LHSQ-MN的体外抗菌性能
图3a的平板计数法结果显示,LHSQ-MN贴片对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和变异链球菌均表现出显著的抗菌效果,抗菌率分别为97.5%、98.2%和93.1%。图3b-d的定量统计进一步证实了LHSQ-MN贴片对这三种细菌的高效抗菌活性。图3e的SEM图像显示,与对照组相比,LHSQ-MN处理后的细菌细胞膜出现明显的破裂和损伤,表明其通过破坏细菌细胞膜来实现抗菌效果。这些结果表明,LHSQ-MN贴片具有广谱抗菌性,能够有效抑制口腔溃疡中的细菌感染。
(4)不同MN贴片的毒性、增殖、迁移和血管生成
图4a-b的细胞增殖实验结果显示,LHSQ-MN贴片对HUVEC和HOK细胞的增殖具有显著促进作用,且LHSQ-MN组的增殖能力优于LHS-MN组。图4c-d的划痕实验表明,LHSQ-MN贴片能够显著促进HUVEC细胞的迁移,剩余划痕面积分别为原始面积的24.8%和31.1%。图4e-f的Transwell实验进一步证实了LHSQ-MN贴片对HUVEC细胞迁移的促进作用。图4g-h的血管生成实验显示,LHSQ-MN组形成了更多的管状结构,表明其具有良好的血管生成能力。
(5)体外抗氧化特性
与不同浓度LHSQ孵育,ABTS自由基清除在734 nm处有UV吸光度(图5a),浓度为60μg/ mL 时,清除效率高达63.7%(图5d);DPPH自由基在525 nm附近有明显的紫外吸收峰(图5b),清除效率在60μg/ mL时达到71.7%(图5e);LHSQ对•OH的清除效率随其浓度的增加而增加,在浓度为60 μg/ mL时达到峰值69.1%(图5c,5f)。图5g-h,细胞内ROS水平检测结果显示,LHSQ-MN处理组的HOK细胞内ROS水平显著降低,接近正常细胞状态,表明LHSQ-MN能够有效减轻氧化应激。
(6)糖尿病口腔溃疡创面的体内愈合
图6a通过70%冰醋酸诱导大鼠口腔溃疡模型,LHS-MN和LHSQ-MN贴片作为实验组,商业西瓜霜(WF)作为阳性对照组,未处理组作为阴性对照组。图6b-d显示了治疗6天内溃疡面积的变化,LHSQ-MN组的溃疡愈合率在第4天达到73.9%,第6天达到97.3%,显著高于WF组和未处理组。图6e-h的HE和Masson染色结果显示,LHSQ-MN组在第3天和第6天的组织学评价中,炎症细胞减少,溃疡面积缩小,第6天几乎完全再生上皮和有序的胶原纤维。
图5 LHSQ在清除自由基和ROS方面的抗氧化特性。(a-f)不同浓度LHSQ对不同自由基的吸收曲线和清除能力;(g)HOK中ROS水平的荧光照片;(h)细胞内ROS水平的定量分析
(7)组织学评价抗炎、再生粘膜、成血管细胞和巨噬细胞极化的评估
图7a的免疫组化染色结果显示,LHSQ-MN组在第6天的再生口腔黏膜中,角蛋白(CK13)的表达显著增加,表明上皮再生完全覆盖。图7b和c的免疫组化分析显示,LHSQ-MN组在第3天的IL-10表达显著增加,而TNF-α表达显著降低,表明其具有显著的抗炎效果。图7d的免疫荧光染色显示,LHSQ-MN组在第6天的CD31阳性新血管生成显著增加,表明其促进了血管生成。图7e的免疫荧光分析显示,LHSQ-MN组在第3天的M2巨噬细胞(Arg-1阳性)显著增加,而M1巨噬细胞(iNOS阳性)显著减少,表明其能够调节巨噬细胞极化,减少炎症反应。图7f-h的定量分析进一步证实了这些结果,表明LHSQ-MN贴片在治疗糖尿病口腔溃疡方面具有显著的疗效。
LHSQ-MN贴片的抗菌性能为其在感染性伤口治疗中的应用提供了可能,其广谱抗菌效果可以有效预防和治疗感染。从细胞实验到动物实验,研究结果一致表明LHSQ-MN贴片能够促进细胞增殖、迁移和血管生成,加速伤口愈合。未来的研究可以进一步探索LHSQ-MN贴片在其他慢性伤口中的应用,以及其在人体临床试验中的安全性和有效性。同时,还可以研究不同浓度和配方的LHSQ对治疗效果的影响,以优化贴片的设计和制备工艺。
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