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            皮膚傷口再生與生物活性玻璃 - 金納米粒子軟膏
            編輯:尚蒙科技無錫有限公司   時間:2019-03-04

            愈合是成人皮膚損傷復雜過程,需要協同生化過程進行現場修復。多種細胞類型(巨噬細胞,白細胞,肥大細胞)有助于增殖,遷移,基質合成和收縮的相關階段,以及傷口部位的生長因子和基質信號。了解現場的信號控制和細胞活動可以幫助解釋成人皮膚修復的過程,而不僅僅是修補,更多的是再生,評估生物力學并實施再生醫學中加速傷口修復的策略。

            研究材料與醫學交叉的生物工程師,和生命科學家已開發出自體移植,同種異體移植物異種移植物,用于部分和完全傷口愈合。由于存在抗原性和疾病傳播的潛在風險,這些程序的局限性可延遲大面積皮膚缺陷愈合并且是醫療保健中的重要臨床問題。用于皮膚再生的組織工程策略是一種實用方法,涉及使用生物活性生物材料來輔助血管生成和更快的血運重建。 
            在最近的一項研究中,Sorin Marza及其跨學科研究機構和物理學院,生物納米科學,藥學和醫學院的同事開發了生物活性玻璃 - 金納米粒子(BG-AuNPs),以促進肉芽組織的生長和誘導傷口愈合。在這項研究中,科學家使用實驗大鼠模型研究了BG-AuNP復合材料作為外用軟膏14天對皮膚傷口愈合的影響。Marza等人。開發了一種溶膠 - 凝膠的BGs和BG-AuNP復合材料與凡士林混合,濃度為6,12和18%(重量%),以了解皮膚的修復反應。科學家觀察到用BG-Vaseline軟膏治療傷口愈合過程中的肉芽腫反應。結果現已發布于生物醫學材料,IOP出版。

            血管生成或從現有血管形成新血管是皮膚再生過程中的重要過程。生物活性玻璃由于體內降解而負責局部細胞反應,刺激如VEGF(血管內皮生長因子)和bFGF(堿性成纖維細胞生長因子)的釋放,從而引起血管生成作用。基于體內動物模型的結果,各種組織工程研究已經證明了生物活性玻璃在傷口愈合中益處。科學家在其作用原理中報道,生物活性玻璃通過控制炎癥反應刺激這一過程,從而增強巨噬細胞與修復細胞之間的旁分泌作用。

            金納米粒子(AuNPs)由于其生物相容性,表面改性,穩定性和光學性質化學和物理性質而在醫學中同樣變得重要。盡管它們在組織工程方法中具有挑戰性的早期翻譯,但是低濃度的AuNP可以在傷口修復期間刺激細胞增殖。在同一研究小組的前研究表明,含有AuNPs的生物活性玻璃可以刺激人角質形成細胞的增殖細胞(HaCaT),占皮膚表面表皮的95%至97%。在本研究中,Marza等人。研究了體內真皮組織再生的潛力。到第14天,他們觀察到BG和BG-AuNP-Vaseline軟膏可以刺激實驗大鼠模型中的完全皮膚再生,用金標準組織病理學分析證實。

            Marza等人。新鮮制備的球形AuNPs,尺寸范圍為15nm至30nm,使用透射電子顯微鏡(TEM)顯微照片確認嵌入玻璃基質中。利用玻璃樣品的X射線粉末衍射(XRD)圖譜,科學家研究了非晶結構,以確定結晶中心和金標記。復合材料樣品的表征研究還包括傅里葉變換紅外光譜(FTIR),它提供了硅酸鹽網絡的典型光譜。為了開發玻璃組合物軟膏,科學家將粉末復合材料分散在凡士林中。然后他們使用動態光散射 (DLS)測量粒徑分布并證實BG-Vaseline和BG-AuNP-Vaseline樣品結構之間的尺寸差異。

            在廣泛的材料表征后,科學家們在角膜細胞細胞培養物的體外進行了生物功能化研究,以在轉化動物模型中進行外科手術之前驗證生物相容性。和以前一樣,Marza等人。研究了HaCaT細胞在BG-AuNP上的增殖,并獲得了在兩種材料(BG和BG-AuNP)上角質形成細胞增殖期間良好的體外耐受性的相當結果。結果證實了復合材料可用作體內研究的軟膏。

            為評估凡士林軟膏中BG和BG-AuNPs的愈合潛力,Mayer等。形成6,12和18重量%濃度的復合材料。為了比較,科學家們使用凡士林作為陽性對照。在大鼠模型中,科學家通過成功復制先前發表的小動物手術方案,仔細創建了四個皮膚切除傷口。在涂抹軟膏時,他們對每只大鼠使用了特定的方法; (1)左上切除作為對照,無軟膏,(2)左下切除,科學家應用BG-Vaseline軟膏,(3)右上切除,他們單獨應用凡士林和(4)在右下方切除時,他們使用了BG-AuNP-Vaseline軟膏。

            科學家在研究中使用了30只大鼠,其中10只大鼠被分配到不同的組(6%BG-凡士林和BG-AuNPs-凡士林軟膏; 12%BG / BG-AuNPs-凡士林; 18%BG / BG-AuNPs-凡士林)。每個小組的工作協議是相同的。在使用軟膏后,科學家們在大鼠傷口部位加入無菌繃帶,以防止術后傷口感染,皮下注射曲馬多作為鎮痛藥。到第13天,所有動物都被關閉。14天后,他們人道地對動物實施安樂死并進行組織學檢查以揭示各動物組中的輕度炎癥反應和傷口愈合反應。在所有組中,血管增生輕度至中度。

            梅耶等人。特別觀察到18%BG-AuNPs-Vaseline組中完整的表皮,真皮和皮膚附屬物完全愈合。他們還觀察到該組缺乏血管增生,這歸因于晚期愈合和晚期血管重塑。通過這種方式,Mayer等人。廣泛表征和建立的生物活性玻璃 - 金納米粒子為基礎的凡士林軟膏作為傷口愈合的有希望的材料。研究小組將進行進一步的研究,以優化傷口愈合軟膏,用于從床邊翻譯到床邊翻譯。

             進一步探索: 皮膚下的細胞解釋了愈合的差異

            更多信息: SMMarza等。用生物活性玻璃 - 金納米顆粒軟膏進行皮膚傷口再生,Biomedical Materials(2019)。DOI:10.1088 / 1748-605X / aafd7d

            K. Magyari等人。用于生物醫學應用的新型生物活性玻璃-AuNP復合材料,材料科學與工程:C(2017)。DOI:10.1016 / j.msec.2017.03.138

            徐旭生等。小鼠切除傷口夾板模型,包括干細胞移植應用,Nature Protocols(2013)。DOI:10.1038 / nprot.2013.002

            AC Jayalekshmi等人。金納米粒子摻入的聚合物/生物活性玻璃復合物用于受控藥物遞送應用,膠體和表面B:生物接口(2014)。DOI:10.1016 / j.colsurfb.2014.12.021

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