再上皮化的延迟和皮肤收缩的减弱是阻碍大面积急、慢性创面愈合的两个主要因素。然而，同时针对这两个方面的有效策略仍然缺乏。因此，本文构建了一种抗氧化活性收缩水凝胶(AHF@AS Gel)，它可以综合地促进再上皮化和皮肤收缩，以加速大规模的急性和糖尿病慢性创面闭合。AHF@AS水凝胶由抗氧化氨基和羟基修饰的C70富勒烯(AHF)和温敏性活性收缩水凝胶(AS Gel)包裹。具体地说，AHF通过减少过量的活性氧(ROS)来缓解过度激活的炎症，防止细胞凋亡，并在体外促进成纤维细胞的迁移。研究发现，AHF@AS水凝胶在急性创面和慢性糖尿病创面分别获得了约2.7倍和约1.7倍的再上皮化，显著促进伤口的闭合。蛋白质组学和机制研究表明，AHF@AS水凝胶有效地促进炎症和增殖期向重塑阶段的转变。此外，AS水凝胶可单独激活机械敏感的表皮生长因子受体/Akt(EGFR/Akt)途径并促进细胞增殖。抗氧化活性收缩水凝胶通过生化调节和机械力刺激相结合，为急性和糖尿病慢性伤口闭合提供更加全面的策略。本研究发表在《Advanced Materials》上。

全文总结图：一种抗氧化活性的收缩水凝胶，用于促进伤口闭合

a）抗氧化活性收缩水凝胶(AHF@AS Gel)的制备示意图。b) AHF@AS水凝胶促进伤口闭合的机制：AHF@AS水凝胶通过减少过量的ROS和机械收缩力来缓解过度激活的炎症和促进增殖，同时调节生化和机械敏感信号，促进皮肤再上皮化和收缩，加速伤口闭合。

图1. AHF和AHF@AS水凝胶的制备和表征

a）AHF的透射电子显微镜图像。b）动态光散射测定AHF的水化粒度分布。c-d）电子顺磁共振评价AHF对·OH和O2−的清除作用。e）AS水凝胶、PNIPAM和Alg的红外光谱检测。f）AS和AHF@AS水凝胶的宏观观察。g）AS和AHF@AS水凝胶的扫描电子显微镜图像。h）人体温度下AHF@AS水凝胶收缩机制示意图。i）AS和AHF@AS水凝胶在37℃环境中放置1小时的自主收缩。j）AS和AHF@AS水凝胶收缩性能的定量分析。k）壳聚糖基生物活性胶的粘附机理示意图。l）在猪皮上测得的附着能。

图2. AHF对体外炎症的影响

a）RAW264.7与脂多糖（LPS）和LPS+AHF共培养的示意图。b）WB检测LPS和LPS+AHF作用于RAW264.7 24 h后iNOS、CD86、TNF-𝛼和NLRP3的蛋白表达水平。c）RAW264.7中具有代表性的促炎标志物(iNOS、CD86、TNF-𝛼和NLRP3)的相对定量分析。d-f）CLSM（激光共聚焦显微镜）和FCM（流式细胞术）检测与LPS和LPS+AHF共培养RAW264.7后的细胞内ROS水平。g）LPS和LPS+AHF处理RAW264.7后的透射电子显微镜图像（红色箭头：受损线粒体；蓝色箭头：正常线粒体；绿色箭头：AHF纳米粒）。

图3. AHF对体外细胞增殖和迁移的影响

a）HEK-a与HO+AHF共培养示意图。b）FCM分析HEK-a与HO+AHF共同培养3h后的细胞凋亡率。c）细胞凋亡率的定量。d）不同浓度AHF孵育的HEK-a在HO损伤后的相对存活率。e-g）CLSM和FCM检测HEK-a与HO+AHF共培养后的细胞内ROS水平。h-i）经HO+AHF处理不同时间的L929细胞的划痕图像和定量迁移率。

图4. AHF@AS水凝胶对ICR小鼠急性伤口闭合的治疗效果

a）ICR小鼠实验方案的示意图。b）对照组、AS、L-AHF@AS和H-AHF@AS水凝胶处理组小鼠在第0、5、9天伤口愈合过程的代表性照片。c）每种处理组在9天时的伤口痕迹。d）伤口闭合率统计分析。e）第9天急性创面组织HE和Masson染色（棕色箭头：炎性细胞；蓝色箭头：成纤维细胞）。f）再上皮化的定量。g）皮肤厚度的定量。h）胶原沉积统计分析。

图5. AHF@AS水凝胶对db/db小鼠糖尿病慢性伤口闭合的治疗效果

a）db/db小鼠实验方案的示意图。b）对照组、AS和AHF@AS 水凝胶组小鼠伤口愈合过程的代表性照片。c）各组处理14天时的创面痕迹。d）创面闭合率。e）第14天糖尿病创面组织行HE和Masson染色（双头箭头表示瘢痕；棕色箭头：炎性细胞；蓝色箭头：成纤维细胞；绿色箭头：血管）。f）瘢痕再上皮化率的量化。g）疤痕宽度的量化。h）疤痕皮肤厚度的量化。i）胶原沉积统计分析。i）14天时db/db小鼠心、肝、脾、肺、肾切片的HE染色图像。

图6. AHF@AS水凝胶治疗糖尿病慢性伤口的蛋白质组学研究

a）蛋白质组学的流程工作示意图。b）对照组、AS和AHF@AS水凝胶三组蛋白质定量进行维恩分析。c）生物过程范畴的GO注释。d）糖尿病创面差异蛋白质表达热图。e）相关差异蛋白质的相互作用网络分析。

图7. AHF@AS水凝胶加速糖尿病慢性创面闭合的分子机制研究

a-c）F4/80、CD86、F4/80、CD206免疫荧光染色及定量统计。d-e）𝛼-SMA、CD31的免疫荧光染色及定量统计。f-g）WB检测糖尿病创面组织经AHF@AS水凝胶治疗后EGFR、p-Akt、HIF-1𝛼、VEGF-A、p-FOXOs和Caspase-3蛋白的表达水平。h）AS和AHF@AS水凝胶促进糖尿病慢性创面闭合示意图。i-k）波形蛋白、COL1、COL3免疫荧光染色及COL1、COL3的定量统计。

【小结与反思】

本研究开发了一种具有抗氧化和活性收缩功能的水凝胶（AHF@AS Gel），其由温度敏感的单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）通过自由基聚合形成温度响应网络，并引入了富含羧基的藻酸钠形成半互穿网络，以提高水凝胶的生物相容性和机械性能。抗氧化的氨基和羟基改性C70富勒烯通过物理掺杂均匀分布在AS Gel中，确保AHF@AS Gel在体外有效地调节炎症和细胞增殖。这种新型抗氧化活性收缩水凝胶，通过同时调节生化和机械功能，有望成为促进伤口闭合的强大工具。

本研究在机制上的探索较浅，仅利用蛋白质组学寻找可能的通路并初步验证，而且通路上没有进行回复实验。未来可以在机制上进行进一步的探索。