编号：YYHY00947

篇名：兼具活性氧清除和动态释氧功能的核壳微球制备及其促进皮肤修复的研究

作者： 晏灿

关键词： 缺氧; 烧烫伤; 活性氧清除; 氧气释放; pH响应;

机构： 重庆理工大学

摘要： 烧烫伤是一种常见的损伤类型,是由热力、化学物质、电流或辐射等因素导致皮肤及其深层组织的损伤。严重的烧烫伤不仅造成局部组织损伤,还可能引发全身性反应,如感染、休克和多器官功能障碍。伤口愈合过程中,缺氧和过量的活性氧（reactive oxygen species,ROS）是两大主要挑战。缺氧会延缓细胞增殖和血管生成,而ROS则加剧炎症反应和组织损伤。因此,改善局部供氧和清除ROS成为烧烫伤治疗的关键策略。目前有研究发现,为受损组织进行动态供氧可以更好的实现供氧促进修复。因此,本文针对烧烫伤创面微环境中ROS过度积累及组织缺氧的双重难题,创新性地设计并制备了一种以纳米氧化铈为活性氧清除剂,过氧化钙（CaO2）为释氧剂,羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan,CMCS）和海藻酸钠（sodium alginate,SA）混合物为pH响应物的核壳微球SA/CMCS＿@CaO2,该微球兼具ROS清除和动态释氧功能,探究该微球对皮肤创面修复过程中细胞活动的影响,植入动物皮下的组织响应和对烧烫伤模型鼠皮肤的修复。具体研究内容和研究结果如下: （1）SA/CMCS＿@CaO2微球的制备和表征。微球主要由核壳两部分结构,内核是明胶/CaO2微球,承担氧气释放,外壳是SA/CMCS,具有pH响应性,且SA/CMCS中含适量纳米氧化铈。首先分析比较了不同pH条件下空白SA/CMCS的溶胀吸水性能,确定SA/CMCS浓度比为1:1时微球溶胀吸水能力与pH正相关,根据研究,具备在低氧环境下加速释氧的性能。制得SA/CMCS＿@CaO2微球的溶胀、吸水、降解以及释氧性能都与pH正相关,说明微球可以响应环境pH从而控制释氧速率。 （2）体外细胞实验评价SA/CMCS＿@CaO2微球对细胞存活、迁移等的影响。通过将小鼠成纤维细胞L929（L929 mouse fibroblasts,L929）分别种植在载SA/CMCS＿@CaO2微球的水凝胶和空白水凝胶上,比较分析得出,含SA/CMCS＿@CaO2微球的组细胞具有高于80%的细胞存活率,更高的增殖细胞比例和迁移细胞数量,并且ROS阳性细胞的荧光强度无显著增强,说明ROS水平被有效控制,未造成额外的氧化应激。 （3）大鼠皮下埋植实验评价载SA/CMCS＿@CaO2微球的组织相容性。将载SA/CMCS＿@CaO2微球的水凝胶和空白水凝胶植入大鼠皮下,对植入7、14、21天的周围组织进行组织学评价。结果发现两组材料在植入皮下后均会引发一定炎症,但含SA/CMCS＿@CaO2微球的组能更快的完成炎症周期进入后续愈合阶段。CD34染色结果表明,含SA/CMCS＿@CaO2微球组同一时间内生成微血管数量更多,面积越大。CD206和一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,i NOS）结果发现,含SA/CMCS＿@CaO2微球的组M1型（促炎）巨噬细胞更快极化成M2型（抗炎）巨噬细胞。 （4）大鼠烧烫伤缺损模型评价SA/CMCS＿@CaO2微球的在体修复效果。将载SA/CMCS＿@CaO2微球的水凝胶和空白水凝胶作为敷料治疗深Ⅱ度烧烫伤模型鼠的烧伤伤口,大体观察发现同一段时间后,含SA/CMCS＿@CaO2微球的组剩余未修复伤口面积更小。HE、Masson、和CD34染色结果证明,含SA/CMCS＿@CaO2微球的组在14天后胶原沉积情况减轻,皮下组织生长更快更成熟,且同一时间含微球组生成血管更多。 综上所述,本研究采用两次乳化交联法制备了一种具有ROS清除和动态释氧功能的微球,该微球能够响应环境pH值动态调节释氧速率。通过协同释氧和调控ROS水平,该微球显著促进了L929细胞的增殖与迁移,增强了血管生成能力,并诱导M1型（促炎型）巨噬细胞向M2型（抗炎型）巨噬细胞的极化,从而加速了烧烫伤皮肤的修复过程。实验结果表明,该微球在烧烫伤修复中展现出显著的促愈合效果,减少了炎症反应并加速了组织再生。该微球有望成为一种新型的烧烫伤治疗材料,为临床烧烫伤修复提供更高效的治疗策略。