四川大學孫勇/樊渝江《Mater. Horiz.》：金屬-多酚自組裝涂覆的益生菌水凝膠實現抗生素協同治療的傷口愈合
最新研究發現，生物活性的益生菌能夠持續性分泌多種功能物質以調控并改善傷口周圍微環境，直到傷口愈合。然而，在治療過程中抗生素藥物的普遍使用往往會對益生菌帶來顯著的殺傷力，大大降低其治療效果。不僅如此，由于本身的抗原性質，益生菌直接與傷口接觸也會導致一系列炎癥反應。因此，如何在保持益生菌活性的情況下有效避免上述干擾則是解決問題的關鍵。
近期，四川大學生物醫學工程學院/國家生物醫學材料工程技術研究中心張興棟院士團隊孫勇研究員/樊渝江教授受單寧酸和鐵離子螯合作用的啟發，在益生菌表面開發了一種金屬-多酚自組裝納米涂層，并結合前期纖維水凝膠的工作基礎（Compos Part B-Eng 2023, 250, 110451），將修飾后的益生菌裝載入由羧化殼聚糖纖維和氧化透明質酸形成的可注射纖維水凝膠中（圖1）。這種金屬-多酚涂層能夠有效屏蔽多種常見抗生素對菌體的干擾，同時又能維持菌體的正常生理活動和菌體增殖，以支持其持續穩定地分泌功能活性有機物（例如乳酸）。纖維水凝膠網絡也為益生菌提供了一個支持保護的空間，避免其直接與傷口接觸引起炎癥。在小鼠全皮層傷口模型中，這種金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠（Gel/L@FeTA）與正常益生菌水凝膠（Gel/L）相比，在伴隨慶大霉素治療的條件下，能夠顯著促進免疫調節、血管生成以及組織再生一系列有益過程，進而加速傷口愈合。這種自組裝涂層+水凝膠雙層保護體系為提升基于益生菌的生物材料在組織修復中的治療提供了一個簡單可行的策略。該工作以“Metal-phenolic self-assembly shielded probiotics in hydrogel reinforced wound healing with antibiotic treatment”為題發表在《Materials Horizons》。文章第一作者是四川大學博士生周宸和碩士生鄒亞萍，研究工作得到十四五重點研發專項和國家自然科學基金的支持。
圖1. 金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠的制備
圖2.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠在聯合抗生素治療時能夠有效保持菌體的活性與功能
圖3.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠有效進行免疫調控并促進成纖維細胞以及血管內皮細胞的增殖與遷移
圖4.金屬-多酚自組裝益生菌水凝膠在聯合抗生素治療時表現出良好的促傷口愈合能力
該工作是團隊在纖維交織凝膠支架引導組織再生中的新進展之一。基于組織形成初期可溶性纖維和凝結態基質構筑干細胞發育微環境這一特點，團隊發展了系列生物點擊/生物自交聯纖維交織凝膠支架，應用于皮膚、軟骨和骨組織再生。過去一年中，團隊通過計算機優化設計，開發自組裝超分子短肽凝膠仿生膠原原纖維，促進了軟骨細胞的增殖并維持其透明軟骨表型（Bioact. Mater. 2022, 8:396）；通過功能化透明質酸作為大分子交聯劑，高效整合膠原纖維與羥基磷灰石，發展了可粘附柔性骨修復支架，大幅提升顱骨臨界缺損的原位修復效率（Nat. Commun., 2022, 13:2499; Adv. Funct. Mater., 2023, 33: 2212738-封面論文）；利用3D打印技術，引入結構化粗纖維作為長期力學承載，通過與纖維交織凝膠的高效整合，發展強韌的多重孔隙仿生骨修復體（Adv. Sci., 2023, 10: 2300038; Small, 2023, 19: 2206960; ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14: 20591/2022, 14: 32914）。這一策略也被用于長效緩釋載藥納米膠束，借助于纖維交織凝膠基質降解后釋放的靶向型納米粒子，緩解了皮膚惡性病變的術后復發，并促進其病變區域毛發恢復（J. Control. Release, 2023, 356: 219）；也被用于瘤旁共遞送納米羥基磷灰石和PD-L1抑制劑，增強皮膚惡性病變的免疫療效（ACS Nano, 2022, 16: 18921）。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00033h
