摘要
目的:为了促进糖尿病伤口愈合,设计了一种新型ROS响应型水凝胶,并负载脂肪间充质干细胞(AMSC)进行低氧预处理后的外泌体。利用体内外实验研究该水凝胶-外泌体系统影响糖尿病伤口的具体作用和机制。
方法:利用单宁酸(TA)和N1-(4-溴苄基)-N3-(4-溴苯基)-N1, N1, N3, N3-四甲基丙烷-1, 3-二胺(TSPBA)制作一款新型ROS响应型水凝胶TA-TSPBA。提取正常AMSC来源外泌体Exo和低氧预处理AMSC来源外泌体Hexo,并进行了鉴定和比较。进一步分析TA-TSPBA@Hexo的特性。体外实验利用TA-TSPBA@Hexo对伤口愈合相关的人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)和人皮肤成纤维细胞(HSF)进行处理,细胞的增殖、细胞迁移、血管形成或胶原蛋白生成的能力以及铁死亡相关指标。利用NRF2抑制剂ML385,验证了TA-TSPBA@Hexo对铁死亡的机制通路。最后构建了糖尿病小鼠伤口模型,在伤口中应用TA-TSPBA@Hexo,验证了其加速糖尿病伤口愈合的作用。
结果:TA和TSPBA通过苯硼酸酯结构形成交联网络,进而构成水凝胶TA-TSPBA。该水凝胶的流变学特性以及多孔隙微观结构适合用做伤口敷料。两种AMSC来源的外泌体在粒子直径和形态上无明显差异,但Hexo的粒子浓度较高。TA-TSPBA@Hexo具备良好的生物相容性和ROS响应性,TA-TSPBA@Hexo可以实现Hexo对于ROS的靶向缓释。体外实验中发现TA-TSPBA@Hexo能够有效改善高糖诱导的HUVEC和HSF的增殖、迁移和功能。其具体作用机制是通过促进NRF2/HO-1/GPX4表达来抑制细胞铁死亡。体内实验证实TA-TSPBA@Hexo可以加速糖尿病体内伤口的愈合,TA-TSPBA@Hexo可以清除伤口中的ROS并通过NRF2/HO-1/GPX4通路抑制伤口细胞的铁死亡,从而促进了胶原沉积和血管形成。
结论:ROS响应型水凝胶负载低氧预处理脂肪间充质干细胞来源的外泌体可以通过抑制铁死亡,促进糖尿病伤口的愈合。
