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向身体输送氧气,加速创面愈合

2021-09-02

华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)麦凯维工程学院(McKelvey School of engineering)机械工程与材料科学教授关建军(音)开发了一种水凝胶,可以向伤口输送氧气,从而减少炎症,帮助重塑组织,加速愈合  

大约四分之一的糖尿病患者会患上疼痛的足部溃疡,由于受损血管造成的伤口含氧量低,炎症加剧,愈合速度很慢。这些伤口可以变成慢性的,导致生活质量差和可能的截肢。

华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)麦凯维工程学院(McKelvey School of engineering)机械工程与材料科学教授关建军(音)开发了一种水凝胶,可以向伤口输送氧气,从而减少炎症,帮助重塑组织,加速愈合。这项在小鼠模型上进行的研究结果发表在8月28日的《科学进展》(Science Advances)杂志上。

“氧气有两个作用:一是提高糖尿病创面低氧条件下皮肤细胞的存活;其次,氧气可以刺激皮肤细胞产生伤口修复所需的生长因子。”

人体组织需要氧气才能生存,当组织受伤时,需要的氧气更多。虽然目前有几种治疗糖尿病患者慢性创伤的方法,但最常见的治疗方法是在高压氧舱中进行几十次治疗,但其有效性不一致,还包括氧中毒的风险。

他们的水凝胶通过微球向伤口输送氧气,微球通过细胞表面的一种酶逐渐释放氧气,与细胞相互作用,将微球内部的物质转化为氧气。在大约两周的时间里,氧气被输送到伤口,炎症和肿胀减少,促进愈合。

在小鼠身上,用含释氧微球的水凝胶处理的伤口愈合速度比只用这种凝胶处理的伤口或不使用这种凝胶处理的伤口愈合速度更快。到第16天,水凝胶处理的伤口减少到10.7%。只使用凝胶的受试者降至30.4%,未使用凝胶的受试者降至52.2%。

此外,含释氧微球水凝胶处理的创面表皮在第8天最厚,第16天最薄,表明创面愈合,炎症减少。

在过去的14年里,第一作者Guan Ya一直在开发这种凝胶,它有近70种不同的功能和化学结构。

“在我们将凝胶放入皮肤组织之前,它是一种液体,所以它很容易与微球混合,”他说。“一旦我们将凝胶和微球的混合物放入伤口,它就会变成固体,因为它对温度敏感——在较低温度下它是液体,在体温下它是固体。”

向伤口输送氧气的一个风险是输送太多的氧气,这会产生活性氧(ROS),这会在高浓度下损伤或杀死细胞。Guan的水凝胶能够清除活性氧含量并摧毁它,消除任何风险。

接下来,Guan的团队计划在大型动物模型中使用这种水凝胶,并期望在未来进行人体临床试验。

Guan说:“这代表了一种新的治疗方法,可以在不使用药物的情况下加速慢性糖尿病伤口的愈合。它也有可能治疗其他低氧疾病,如外周动脉疾病和冠心病。”

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