靶向清除NETs的WS2-G1水凝胶微球促进糖尿病创面修复的研究
批准号：
82202455
项目类别：
青年科学基金项目（C类）
资助金额：
20.0 万元
负责人：
肖永强
依托单位：
学科分类：
创面愈合与瘢痕
结题年份：
2024
批准年份：
2022
项目状态：
已结题
项目参与者：
肖永强
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
糖尿病创面迁延难愈，治疗效果有限，由带负电的DNA和颗粒蛋白构成的中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）介导的创面过度炎症反应是重要原因之一。申请人前期已成功从人外周血分离的中性粒细胞中诱导形成了NETs，并设计合成了新型聚阳离子纳米材料二硫化钨-PAMAM G1（WS2-G1），因具有独特的二维片状结构且表面富含正电荷，我们在体外发现其可包裹结合DNA以及抑制NETs对核酸敏感Toll样受体家族成员9的激活。据此，我们推测WS2-G1可通过靶向清除NETs，抑制其诱导的创面过度炎症反应。但由于纳米尺度的颗粒易被清除、创面驻留时间短，不利于临床的应用。因此本项目拟通过微流控技术将WS2-G1负载于透明质酸水凝胶微球（HAMA，10-20μm）中，构建微米级具有缓释作用的WS2-G1@HAMA，在体内外研究其促进糖尿病创面修复的作用及分子机制，从而为糖尿病创面治疗手段的研发提供依据。
英文摘要
Diabetic wounds are difficult to heal and the treatment effect is limited. Excessive wound inflammation mediated by neutrophil extracellular traps（NETs） composed of negatively charged DNA and granular protein is one of the important reasons. The applicant has successfully induced the formation of NETs from neutrophils isolated from human peripheral blood and designed and synthesized a new polycationic nanomaterial tungsten disulfide-PAMAM G1 (WS2-G1). Due to its unique two-dimensional sheet structure and rich positive charge on the surface, we found in vitro that it could bind DNA and inhibit the activation of NETs to nucleic acid-sensitive Toll-like receptor family member 9. Accordingly, we speculated that WS2-G1 could inhibit the excessive wound inflammation by the targeted scavenging of NETs. However, due to the easy removal of nano-scale particles and short wound dwell time, it is not conducive to clinical application. Therefore, this project intends to load WS2-G1 into hyaluronic acid hydrogel microspheres (HAMA, 10-20 µm) by microfluidic technology to construct micron level WS2-G1@HAMA with sustained release effect, so as to study its role and molecular mechanism in promoting diabetic wound repair in vivo and in vitro, thus providing basis for the research and development of diabetic wound treatment methods.
中性粒细胞胞外陷阱（NETs）和细胞游离DNA（cfDNA）通过激活核酸敏感受体引发慢性炎症，严重阻碍糖尿病创面愈合，但缺乏有效的临床治疗手段。通过分析糖尿病创面渗出液临床标本，我们发现其中NETs水平与创面炎症严重程度正相关，从临床角度验证了其作为治疗靶点的可行性，并针对性开发了一种新型NETs清除水凝胶“微笼”（mPDA-PEI@GelMA），将阳离子聚乙烯亚胺（PEI）功能化的介孔聚多巴胺（mPDA）负载于甲基丙烯酰明胶（GelMA）水凝胶微球，通过阳离子mPDA-PEI强结合NETs的DNA网状结构，非接触式清除NETs，显著减轻炎症反应并促进创面愈合，具有潜在临床应用价值。. 然而，由于人体中含有大量带负电的血清蛋白或其他分子，阳离子材料在吸附带负电的cfDNA和NETs时存在非特异性吸附问题。尽管cfDNA的构象和碱基序列不同，但它们共享π共轭碱基对结构，据此，我们开发了通过DNA引导组装的聚多巴胺纳米片（PDA），利用聚多巴胺与cfDNA中π富集碱基的相互作用实现高效捕获和储存，有效避免了负电分子的干扰。此外，聚多巴胺的儿茶酚基团还可降低活性氧（ROS）水平，阻断cfDNA诱导的TLR9信号通路激活及炎症因子释放，显著展现抗炎及促进愈合的效果。. 进一步临床样本分析显示，当大量cfDNA和NETs进入血液循环可成为强效的促炎和促凝剂，诱导脓毒症及相关凝血病的发生。由于NETs是10–100微米的网络结构，传统纳米颗粒和聚合物难以清除。为此，我们设计了具有二维片状结构和高表面积体积比的阳离子NETs清除材料（BP-G1AMP），由聚酰胺-胺型树枝状大分子（P-G1）、抗菌肽（AMPs）和黑磷（BP）纳米片构成，不仅有效抑制细菌生长，还显著减轻炎症反应、凝血障碍及弥散性血管内凝血（DIC），提高了脓毒症小鼠的生存率。. 本研究针对NETs和cfDNA引发的慢性炎症和凝血障碍，开发了多种高效的清除策略，展示了纳米材料在炎症相关疾病治疗中的广泛潜力。
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