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皮肤伤口再生与生物活性玻璃 - 金纳米粒子软膏
编辑:尚蒙科技无锡有限公司   时间:2019-03-04

愈合是成人皮肤损伤复杂过程,需要协同生化过程进行现场修复。多种细胞类型(巨噬细胞,白细胞,肥大细胞)有助于增殖,迁移,基质合成和收缩的相关阶段,以及伤口部位的生长因子和基质信号。了解现场的信号控制和细胞活动可以帮助解释成人皮肤修复的过程,而不仅仅是修补,更多的是再生,评估生物力学并实施再生医学中加速伤口修复的策略。

研究材料与医学交叉的生物工程师,和生命科学家已开发出自体移植同种异体移植物异种移植物,用于部分和完全伤口愈合。由于存在抗原性和疾病传播的潜在风险,这些程序的局限性可延迟大面积皮肤缺陷愈合并且是医疗保健中的重要临床问题用于皮肤再生的组织工程策略是一种实用方法,涉及使用生物活性生物材料来辅助血管生成和更快的血运重建。 
在最近的一项研究中,Sorin Marza及其跨学科研究机构和物理学院,生物纳米科学,药学和医学院的同事开发了生物活性玻璃 - 金纳米粒子(BG-AuNPs),以促进肉芽组织的生长和诱导伤口愈合。在这项研究中,科学家使用实验大鼠模型研究了BG-AuNP复合材料作为外用软膏14天对皮肤伤口愈合的影响。Marza等人。开发了一种溶胶 - 凝胶的BGs和BG-AuNP复合材料与凡士林混合,浓度为6,12和18%(重量%),以了解皮肤的修复反应。科学家观察到用BG-Vaseline软膏治疗伤口愈合过程中的肉芽肿反应。结果现已发布于生物医学材料,IOP出版。

血管生成或从现有血管形成新血管是皮肤再生过程中的重要过程。生物活性玻璃由于体内降解而负责局部细胞反应,刺激如VEGF(血管内皮生长因子)和bFGF(碱性成纤维细胞生长因子)的释放,从而引起血管生成作用。基于体内动物模型的结果,各种组织工程研究已经证明了生物活性玻璃在伤口愈合中益处科学家在其作用原理中报道,生物活性玻璃通过控制炎症反应刺激这一过程,从而增强巨噬细胞与修复细胞之间的旁分泌作用。

金纳米粒子(AuNPs)由于其生物相容性,表面改性,稳定性和光学性质化学和物理性质而在医学中同样变得重要尽管它们在组织工程方法中具有挑战性的早期翻译,但是低浓度的AuNP可以在伤口修复期间刺激细胞增殖。在同一研究小组的前研究表明,含有AuNPs的生物活性玻璃可以刺激人角质形成细胞的增殖细胞(HaCaT),占皮肤表面表皮的95%至97%。在本研究中,Marza等人。研究了体内真皮组织再生的潜力。到第14天,他们观察到BG和BG-AuNP-Vaseline软膏可以刺激实验大鼠模型中的完全皮肤再生,用金标准组织病理学分析证实。

Marza等人。新鲜制备的球形AuNPs,尺寸范围为15nm至30nm,使用透射电子显微镜(TEM)显微照片确认嵌入玻璃基质中。利用玻璃样品的X射线粉末衍射(XRD)图谱,科学家研究了非晶结构,以确定结晶中心和金标记。复合材料样品的表征研究还包括傅里叶变换红外光谱(FTIR),它提供了硅酸盐网络的典型光谱为了开发玻璃组合物软膏,科学家将粉末复合材料分散在凡士林中。然后他们使用动态光散射 (DLS)测量粒径分布并证实BG-Vaseline和BG-AuNP-Vaseline样品结构之间的尺寸差异。

在广泛的材料表征后,科学家们在角膜细胞细胞培养物的体外进行了生物功能化研究,以在转化动物模型中进行外科手术之前验证生物相容性。和以前一样,Marza等人。研究了HaCaT细胞在BG-AuNP上的增殖,并获得了在两种材料(BG和BG-AuNP)上角质形成细胞增殖期间良好的体外耐受性的相当结果。结果证实了复合材料可用作体内研究的软膏。

为评估凡士林软膏中BG和BG-AuNPs的愈合潜力,Mayer等。形成6,12和18重量%浓度的复合材料。为了比较,科学家们使用凡士林作为阳性对照。在大鼠模型中,科学家通过成功复制先前发表的小动物手术方案,仔细创建了四个皮肤切除伤口在涂抹软膏时,他们对每只大鼠使用了特定的方法; (1)左上切除作为对照,无软膏,(2)左下切除,科学家应用BG-Vaseline软膏,(3)右上切除,他们单独应用凡士林和(4)在右下方切除时,他们使用了BG-AuNP-Vaseline软膏。

科学家在研究中使用了30只大鼠,其中10只大鼠被分配到不同的组(6%BG-凡士林和BG-AuNPs-凡士林软膏; 12%BG / BG-AuNPs-凡士林; 18%BG / BG-AuNPs-凡士林)。每个小组的工作协议是相同的。在使用软膏后,科学家们在大鼠伤口部位加入无菌绷带,以防止术后伤口感染,皮下注射曲马多作为镇痛药。到第13天,所有动物都被关闭。14天后,他们人道地对动物实施安乐死并进行组织学检查以揭示各动物组中的轻度炎症反应和伤口愈合反应。在所有组中,血管增生轻度至中度。

梅耶等人。特别观察到18%BG-AuNPs-Vaseline组中完整的表皮,真皮和皮肤附属物完全愈合。他们还观察到该组缺乏血管增生,这归因于晚期愈合和晚期血管重塑。通过这种方式,Mayer等人。广泛表征和建立的生物活性玻璃 - 金纳米粒子为基础的凡士林软膏作为伤口愈合的有希望的材料。研究小组将进行进一步的研究,以优化伤口愈合软膏,用于从床边翻译到床边翻译。

 进一步探索: 皮肤下的细胞解释了愈合的差异

更多信息: SMMârza等。用生物活性玻璃 - 金纳米颗粒软膏进行皮肤伤口再生,Biomedical Materials(2019)。DOI:10.1088 / 1748-605X / aafd7d

K. Magyari等人。用于生物医学应用的新型生物活性玻璃-AuNP复合材料材料科学与工程:C(2017)。DOI:10.1016 / j.msec.2017.03.138

徐旭生等。小鼠切除伤口夹板模型,包括干细胞移植应用,Nature Protocols(2013)。DOI:10.1038 / nprot.2013.002

AC Jayalekshmi等人。金纳米粒子掺入的聚合物/生物活性玻璃复合物用于受控药物递送应用,胶体和表面B:生物接口(2014)。DOI:10.1016 / j.colsurfb.2014.12.021

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