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Bioactive Materials
纳米平台重塑巨噬细胞免疫微环境加速糖尿病创面愈合

2026-01-06

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该研究开发了一种基于精氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸树状多肽的纳米平台,通过近红外光激活实现铁离子和精氨酸的级联释放,有效调控巨噬细胞能量代谢并促进M2型极化,从而加速糖尿病创面修复。

 

文献概述

本文《Engineered polypeptide cascade-release platform restores macrophage plasticity for accelerated diabetic wound healing》,发表于《Bioactive Materials》杂志,回顾并总结了一种新型纳米平台在糖尿病创面修复中的应用机制。研究通过构建核心-壳结构的G3D-Pmet25@PDA纳米颗粒,利用近红外光响应实现Fe²⁺和NO的可控释放,进而调控巨噬细胞表型,重塑免疫微环境,最终显著提升糖尿病创面愈合效率。

背景知识

糖尿病创面愈合障碍是临床治疗中的一大挑战,其核心问题在于巨噬细胞极化能力受损,导致持续性炎症微环境难以清除。近年来,铁死亡(Ferroptosis)作为一种新型程序性细胞死亡方式,被广泛研究用于清除M1型巨噬细胞。然而,铁死亡的时空控制仍是难点,过度释放可能反而加剧炎症。同时,调控新募集的巨噬细胞向M2表型极化,依赖于精氨酸代谢的平衡,而现有方法难以实现精准控制。因此,开发一种具备时空控制能力的级联释放纳米平台,具有重要研究价值,为糖尿病创面愈合提供新的治疗策略。

 

提供多种代谢相关疾病的小鼠模型,包括基因敲除、基因敲入和饮食诱导等模型,助力代谢性疾病研究与药物开发。

 

研究方法与实验

G3D-Pmet25@PDA纳米平台采用化学沉积法合成,具备核心-壳结构,其中壳层由聚多巴胺(PDA)构成,负载Fe²⁺并实现近红外光响应释放。甲硫氨酸链被封装于内部,在ROS作用下发生亲水性转变,实现精氨酸的级联释放。研究通过TEM、DLS、XPS、CD和UV–vis等技术验证了纳米颗粒的结构与释放特性,并在细胞模型中评估其对M1巨噬细胞的清除能力以及对新募集巨噬细胞的M2极化效果。

关键结论与观点

  • 纳米平台在NIR照射下可有效释放Fe²⁺和NO,显著提升巨噬细胞极化向M2表型,降低炎症因子TNF-α和IL-6水平
  • Fe²⁺的释放受pH调控,在酸性环境中释放量增加,且Fe²⁺释放与ROS协同作用可诱导铁死亡,清除M1巨噬细胞
  • 精氨酸代谢通过Arginase-2和HSP70通路促进M2极化,增强创面组织修复能力
  • 动物实验显示,NIR激活的G3D-Pmet25@PDA显著加速糖尿病小鼠创面愈合,且无明显毒性反应


研究意义与展望

该研究为糖尿病创面修复提供了新的免疫微环境调控策略,通过级联释放纳米平台实现铁死亡与巨噬细胞极化的协同调控,具有良好的生物相容性和治疗效果。未来可进一步优化该平台的靶向性和释放动力学,拓展至其他慢性炎症相关疾病的治疗。

 

提供标准化的小鼠表型分析服务,涵盖行为学、生理生化、代谢、基因与蛋白表达分析,支持疾病模型与药物研发。

 

结语

本研究提出了一种创新的级联释放纳米平台G3D-Pmet25@PDA,该平台具备近红外光响应、Fe²⁺和NO可控释放能力。在糖尿病创面模型中,该平台有效清除M1巨噬细胞并促进M2极化,从而重塑免疫微环境并加速组织修复。该方法具备良好的生物相容性,且无明显系统毒性,为糖尿病创面愈合提供了新的治疗思路,也为开发智能响应型免疫调控生物材料奠定基础。

 

文献来源:
Hao Xia, Qi Tang, Zhen Chen, Zhongwei Gu, and Hongli Mao. Engineered polypeptide cascade-release platform restores macrophage plasticity for accelerated diabetic wound healing. Bioactive Materials.
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