已经开发出微孔退火的颗粒生物材料以诱导可以增强伤口愈合和组织修复的免疫反应。最近,约翰霍普金斯大学医学院JoshuaC.Doloff教授团队在《NatureMaterial》上发表题为MAP-ingawaytowardstissuerepair观点新闻。
伤口愈合是一种被广泛研究的生物学现象，目前尚未完全了解。可以促进更快和更多功能的愈合的生物材料在临床上具有重要意义，以防止不利的伤口结局，例如感染，慢性炎症和疤痕形成。生物材料促进的软组织再生具有挑战性，因为快速降解会导致对健康组织再生的支持不足，而如果生物材料持续时间过长，则会导致瘢痕形成。而且，显影材料要足够柔软和多孔以促进宿主细胞的渗透，会导致快速降解和与周围组织的机械失配。目前正在探索各种材料科学策略来解决该问题。一种这样的策略是使用微孔退火颗粒（MAP）水凝胶，它由无规堆积的水凝胶微球组成，具有连续的内部微米级空隙的内部网络。这些相互连接的空隙使细胞在材料降解之前就开始浸润，从而改善了组织的闭合性和血管形成。PhilipScumpia和TatianaSegura4领导的研究小组在组织向内生长和生物材料降解之间寻求平衡，正如他们在本期《自然材料》中所报道的那样，研究了手性对MAP水凝胶的影响。手性分子是彼此不可叠加的镜像，具有几乎相同的物理和化学性质。但是，当与其他手性化合物（包括许多生物分子）相互作用时，它们的功能可能会显着不同。
Scumpia，Segura及其同事利用MAP水凝胶通过改变降解速率来促进伤口愈合。尽管作者将这些水凝胶设计为缓慢降解，但其惊人的快速降解却导致伤口愈合增加。通过将交联肽在酶促切割位点的手性从L-氨基酸转换为D-氨基酸，从而生成D-MAP水凝胶，可以实现改变的降解速率。水凝胶的材料性质，例如疏水性和筛目尺寸，保持恒定。将这些新生成的D-MAP水凝胶与基于L-氨基酸的水凝胶（L-MAP）进行了比较，并且正如预期的那样，在存在胶原酶的情况下，L-MAP水凝胶的降解速度明显快于D-MAP水凝胶。研究人员随后评估了在小鼠夹板切除伤口模型中的体内降解速率，发现与体外数据相反，仍有证据表明21天后伤口中存在L-MAP水凝胶，而D-MAP水凝胶退化，并没有留在伤口。甚至用1：1的L-MAP和D-MAP混合物开发的水凝胶在21天后对伤口的水凝胶持久性也最小。
通过组织学进一步评估了伤口愈合的4毫米夹板伤口，显示使用L-MAP水凝胶治疗可产生疤痕组织，毛囊和皮脂腺最少。未经治疗的小鼠的伤口具有类似的外观，除了没有任何卵泡或皮脂腺。但是，用D-MAP水凝胶和1：1D/L-MAP水凝胶处理的伤口具有明显不同的再生外观，由较厚的皮肤和表皮组成，表皮中遍布整个伤口（图1）。与持久性L-MAP水凝胶不同，这归因于D-MAP水凝胶的更快降解和增强的免疫激活。他们进一步确定，在D-MAP处理的伤口中观察到的再生反应与伤口诱导的头发新生相似，后者是从大的皮肤切除伤口中毛囊功能性再生的过程。研究人员发现，经D-MAP处理的伤口中存在表皮囊肿，并暗示这些是某些新生毛囊形态发生的部位。对再生组织的抗张强度的评估显示，与L-MAP水凝胶相比，D-MAP或1：1D/L-MAP水凝胶可导致约80％的改善。未经处理的伤口的疤痕组织要弱得多，仅具有天然组织抗张强度的15％。
图1：D-MAP水凝胶诱导依赖于适应性免疫的功能性再生。a，将D-MAP注射到伤口床中。b，D-MAP募集主要为巨噬细胞的CD11b+髓样细胞，并激活适应性免疫系统。c，与L-MAP水凝胶相比，伤口愈合的组织更厚更结实，并具有新生的毛囊生长。
Scumpia，Segura及其同事最初使用皮下模型研究了对水凝胶的免疫反应，由此植入了水凝胶并评估了免疫细胞的募集。显然，D-MAP水凝胶导致在水凝胶内部和周围募集表达CD11b的髓样细胞。此外，也有证据表明D-MAP水凝胶内部和周围存在2型免疫的激活和巨噬细胞的积累，这很可能有助于在用这些水凝胶处理的伤口中观察到的降解增强。然而，重要的是，未观察到1型炎症反应或巨细胞形成-均可能不利于理想的伤口愈合8。另一方面，L-MAP水凝胶没有显示出如此强大的免疫细胞募集水平。研究人员还研究了水凝胶是否可以引发适应性免疫，并发现在经过材料处理的伤口或单一材料植入的情况下，D-MAP水凝胶会产生针对D-氨基酸交联剂的T细胞依赖性IgG1和IgG2a反应。另一方面，用L-MAP水凝胶处理的小鼠没有产生对L-氨基酸交联剂的抗体应答。为了测试适应性免疫在观察到的生物材料反应中的重要性，研究人员使用了一个没有适应性免疫系统但所有髓样细胞都完好无损的小鼠模型。在这些小鼠中，很明显CD11b+髓样细胞募集到D-MAP水凝胶降低到在L-MAP水凝胶处理过的野生型小鼠中观察到的相对较低的水平，这暗示D-MAP水凝胶参与了适应性免疫系统的激活。研究人员将毛囊和皮脂腺的再生归因于水凝胶的适应性免疫激活。
这项研究没有更深入地研究适应性免疫细胞亚群可能对所观察到的反应起机械作用的原因，并且这种研究可以提高我们调节免疫系统以实现所需伤口愈合的总体能力。还需要进一步的工作来理解较大的伤口缺损修复所涉及的过程，例如那些由重大创伤和疾病引起的过程。然而，很明显，Scumpia，Segura及其同事的发现是无疤痕伤口愈合方面的重要一步，这可能会对皮肤修复以外的功能组织再生产生重大影响。
参考文献：doi.org/10./s---y
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