同濟杜建忠教授團隊《ACS Nano》：抗菌又祛活性氧功能的高分子囊泡，實現糖尿病潰瘍快速愈合
糖尿病是威脅人類健康的主要疾病之一，其并發癥是患者高死亡率和高致殘率的罪魁禍首。糖尿病潰瘍就是一種常見的慢性并發癥，其特征是：由于血糖偏高，導致傷口愈合非常緩慢，易出現反復感染；同時，由于糖尿病患者的超氧化物歧化酶(SOD)水平偏低，身體易處于氧化應激狀態，導致細胞損傷，阻礙細胞增殖，抑制傷口愈合。因此，關于糖尿病慢性潰瘍治療的研究具有非常重要的意義。
圖1. 兼具抗菌、祛活性氧功能的高分子囊泡設計思路及“雙管齊下”治療糖尿病潰瘍示意圖
該工作的亮點在于：
1）開發了一種簡便方法來制備超細、超分散的二氧化鈰納米酶。該方法不需要高溫、高壓、表面活性劑，可在水相中直接將氧化鈰納米顆粒原位沉積到囊泡表面。負載了抗生素（如環丙沙星）和納米酶（氧化鈰納米顆粒）的囊泡，具有優異的穩定性（如圖2所示），可持續發揮抗菌和祛活性氧的功能。
圖2.負載超細氧化鈰納米顆粒的囊泡的結構表征和穩定性測試
2）由于抗生素和二氧化鈰納米顆粒的協同抗菌作用，使得該囊泡具有更強的抗菌性能，可使抗生素劑量減少25-50%，從而降低了誘導抗生素耐藥的風險。
3）囊泡上致密的聚合物鏈可防止氧化鈰在生成過程中氧化和聚集，從而使得制備出的氧化鈰納米顆粒有更大的比表面積、更高比例的氧化還原電子對(Ce3+/Ce4+)，最終表現出更優異的超氧化物歧化酶活性，能夠更有效地祛除超氧自由基并降低氧化應激。如圖3所示，即使在高活性氧環境下，該囊泡也能有效保護正常細胞免受損傷，表現出對正常細胞優異的保護能力。
圖3.氧化鈰囊泡體外清除活性氧及細胞保護能力測試
4）基于該囊泡的抗氧化-抗菌聯合療法在糖尿病小鼠傷口細菌感染模型上顯示了優異的治療效果。
圖4.細菌感染的糖尿病傷口治療效果圖
如圖4所示，動物實驗結果表明，經過囊泡的“雙管齊下”治療，感染了金黃色葡萄球菌的糖尿病傷口在第11天完全閉合，第14天完全恢復，新生皮膚上毛發可正常生長，無疤痕出現，說明該囊泡對細菌感染的糖尿病傷口表現出優異的治愈能力，并且細胞毒性很低。這種既抗菌又祛活性氧的囊泡，為治療細菌感染的糖尿病傷口、預防糖尿病潰瘍提供了新思路。
研究成果以題為“Combined Antioxidant-Antibiotic Treatment for Effectively Healing Infected Diabetic Wounds Based on Polymer Vesicles”發表于ACS Nano (DOI: 10.1021/acsnano.1c02102)。同濟大學博士生王濤為第一作者，法國里昂大學來同濟大學訪問的碩士生李亦儒為第二作者，杜建忠教授和李暢、Erik Jan Cornel兩位博士后為共同通訊作者。該研究得到了國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金青年項目、國際博士后交流引進計劃、中國博士后基金支持。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c02102
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