近日，博濟醫(yī)藥藥物評價中心聯(lián)合哈佛大學醫(yī)學院、天津大學醫(yī)學院及廣東工業(yè)大學生物醫(yī)藥學院在國際頂級期刊《Materials Horizons》（影響因子：13.3）上作為“封面文章”發(fā)表 “Infected wound repair with an ultrasound-enhanced nanozyme hydrogel scaffold”為題的高水平學術(shù)論文。
圖1：《Materials Horizons》2023年12月份雜志封面
慢性糖尿病傷口難愈是目前影響全球4.63億糖尿病患者正常生活的重大困擾。盡管有生物工程皮膚或基于生長因子的治療方法不斷涌現(xiàn)，但在過去幾十年臨床實踐中仍有超過50%的患者未能從這些療法中獲益。缺乏有效的治療方案凸顯了尋找慢性傷口快速愈合有效解決方案的重要性。
鑒于此，哈佛醫(yī)學院陶偉教授和Seyoung Koo教授、天津大學姬曉元教授、廣東工業(yè)大學欒天罡教授及其課題組張帆教授、博濟醫(yī)藥科技股份有限公司馮力文博士等人提出一種基于鉑納米粒子聚集體的炎癥標本兼治的新策略，用于慢性感染傷口的有效快速愈合。
本研究利用前期開發(fā)的一種動態(tài)共價-金屬有機配位模板法（Nano Today, 2023, 48, 101708）實現(xiàn)了高密度鉑納米粒子聚集體的合成，然后利用納米粒子在超聲介導(dǎo)下能模擬多種生物酶催化活性的特點，構(gòu)建同時清除ROS和調(diào)節(jié)細胞穩(wěn)態(tài)雙重功能的納米凝膠噴涂劑。
“標本兼治”的主要機制在于：這種高致密的鉑納米粒子所組成的納米聚集體能與超聲波造成的空化效應(yīng)所造成的光產(chǎn)生的特定頻率發(fā)生共振。這種等離子共振效應(yīng)造成的金屬表面電子極化能夠接受NADPH上一對孤對電子的能量，形成兩個單獨的電子和金屬表面的活化H。
隨后，持續(xù)的超聲作用使GS-SG的雙硫鍵自由基化，與金屬表面活化的H進行反應(yīng)，最終形成2個GSH分子，從而實現(xiàn)谷胱甘肽還原酶的催化功能的模擬。這種有效的GSH的產(chǎn)生能發(fā)揮調(diào)控胞內(nèi)氧化應(yīng)激水平、下調(diào)炎癥因子、促使巨噬細胞極化等生物學功能，配合鉑納米粒子原有的催化過氧化氫轉(zhuǎn)化為氧氣的能力，更有效地減緩傷口處持續(xù)性的氧化應(yīng)激及局部乏氧問題，最終使這種鉑納米粒子聚集體在超聲介導(dǎo)下表現(xiàn)出ROS有效清除、細胞增殖與遷移能力改變、促血管形成等功能，從而全面有效的促進傷口有效快速愈合。
圖2：超聲介導(dǎo)下鉑納米粒子聚集體 “標本兼治”的傷口愈合策略
圖3：鉑納米粒子聚集體催化能力表征與機制
在體外，作者通過計算酶動力學參數(shù)及高分辨質(zhì)譜技術(shù)評估了鉑納米粒子聚集體催化分解H2O2、生成GSH的能力。進一步在體外細胞炎癥模型中驗證了鉑納米粒子聚集體在超聲介導(dǎo)下改善成纖維細胞增殖、內(nèi)皮細胞分化、角質(zhì)形成細胞遷移、ROS清除、巨噬細胞極化等多種效應(yīng)。
圖4：超聲介導(dǎo)下鉑納米粒子聚集體的體外細胞實驗
圖5：超聲介導(dǎo)下鉑納米粒子聚集體的糖尿病小鼠傷口愈合實驗
最后在小鼠糖尿病傷口模型中開展了傷口愈合實驗及機制的研究。實驗結(jié)果表明：將鉑納米粒子聚集體與GelMA凝膠混合后噴涂在傷口處，僅進行一次超聲介導(dǎo)就能顯著的增加傷口愈合的速度和效果。一系列免疫熒光切片的結(jié)果進一步驗證了：超聲介導(dǎo)下的鉑納米粒子聚集體是通過下調(diào)ROS水平和炎癥因子，改善細胞增殖和遷移能力，同時調(diào)節(jié)巨噬細胞表型等方式實現(xiàn)有效的傷口愈合。這種既能從表觀下調(diào)炎癥因子水平又能調(diào)節(jié)細胞穩(wěn)態(tài)環(huán)境的方式，將為難愈傷口管理方法提供一種的全新策略。
圖6：不同治療方法的愈合過程及機制分析
圖7：不同治療方法的免疫熒光染色實驗
博濟醫(yī)藥作為國內(nèi)知名全流程一站式服務(wù)CRO，經(jīng)過20年的發(fā)展，已成為國內(nèi)CRO服務(wù)領(lǐng)域知名品牌，在包括藥學研究、藥物評價、小分子創(chuàng)新藥一體化服務(wù)、臨床研究及注冊服務(wù)、CDMO生產(chǎn)、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化等新藥各個研發(fā)階段都有相關(guān)的配套服務(wù)，對新藥、醫(yī)療器械研發(fā)及注冊申報積累了豐富的經(jīng)驗，以期為促進國內(nèi)外生物醫(yī)藥技術(shù)交流發(fā)展貢獻力量。
作者信息
欒天罡
欒天罡 教授，中山大學理學博士，博士生導(dǎo)師，曾任廣東工業(yè)大學黨委常委，副校長，現(xiàn)任五邑大學黨委書記。國家杰出青年科學基金獲得者、中組部“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、廣東省高等學校珠江學者特聘教授、科技部創(chuàng)新人才推進計劃重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊負責人。主持包括國家重大科研儀器研制、國家重點研發(fā)計劃、面上項目等多個科研項目。兼任中國質(zhì)譜學會理事，廣東省分析測試學會常務(wù)理事，廣東省質(zhì)譜學會副理事長，廣州市科學技術(shù)學會常委等職。主要研究方向為環(huán)境分析與健康，以第一/通訊作者在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Edit.、Environ. Sci. Tech.、J. Hazar. Mater.等國家著名學術(shù)期刊發(fā)表SCI論文160多篇，SCI他引近4000多次，H因子42。
姬曉元
姬曉元 教授，中國科學院大學/哈佛大學理學博士，博士生導(dǎo)師，天津大學智能醫(yī)學工程教育部工程研究中心副主任。優(yōu)秀青年科學基金項目獲得者、科睿唯安“全球高被引科學家” （Highly Cited Researchers）、全球前2%頂尖科學家，愛思唯爾（Elsevier）中國高引學者，天津市高層次人才-“海河英才”。獲得Nanoscale Emerging Investigators、Wiley & Exploration優(yōu)秀青年科學家、華夏醫(yī)學科技獎等科技獎勵。以第一/通訊作者在Sci. Adv.、Nat. Commun.、PNAS、Matter、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Edit.、Chem. Soc. Rev.等學術(shù)期刊發(fā)表論文60余篇, 所發(fā)表論文他引6500余次，其中23篇論文入圍“ESI高被引論文”。申請和授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利20余項。
陶偉
陶偉 教授，現(xiàn)任美國哈佛大學醫(yī)學院教授，獲得美國METAvivor青年研究員獎、美國心臟協(xié)會合作科學獎。入選全球前2%頂尖科學家榜單、科睿唯安2021年全球高被引科學家、微軟學術(shù)全球Top 5等獎項。擔任Journal of Nanobiotechnology、Exploration副主編，Matter、Nano-Micro Letters、Bioactive Materials等期刊委員會成員。研究方向主要是圍繞藥物載體和生物材料的研發(fā)及其廣泛的生物醫(yī)學應(yīng)用（如mRNA/siRNA等核酸遞送、腫瘤診斷治療、心血管疾病、創(chuàng)傷愈合及組織再生、感染或炎癥類疾病、糖尿病及其并發(fā)癥等的治療等）。陶博士團隊研發(fā)的多種藥物遞送技術(shù)已獲系統(tǒng)性的專利、具有良好的產(chǎn)業(yè)化背景。
馮力文
馮力文 博士 博濟醫(yī)藥臨床前研發(fā)技術(shù)副總監(jiān)
Ø法國斯特拉斯堡大學藥學博士；
Ø廣東省海外人才引進項目獲得者；
Ø發(fā)表SCI國際期刊9篇；授權(quán)專利2項；主持及參與國家/省級自然科學基金5項。
Ø主要從事天然藥物全合成、納米制劑研制、細胞治療、藥代動力學分析、免疫治療開發(fā)等研究，主要研究方向包括腫瘤免疫治療、腫瘤靶向治療、寄生蟲類疾病治療、細胞免疫治療等；
