近日，金沙集团1991入口药物评价中心联合哈佛大学医学院、天津大学医学院及广东工业大学生物医药学院在国际顶级期刊《Materials Horizons》（影响因子：13.3）上作为“封面文章”发表 “Infected wound repair with an ultrasound-enhanced nanozyme hydrogel scaffold”为题的高水平学术论文。
图1：《Materials Horizons》2023年12月份杂志封面
慢性糖尿病伤口难愈是目前影响全球4.63亿糖尿病患者正常生活的重大困扰。尽管有生物工程皮肤或基于生长因子的治疗方法不断涌现，但在过去几十年临床实践中仍有超过50%的患者未能从这些疗法中获益。缺乏有效的治疗方案凸显了寻找慢性伤口快速愈合有效解决方案的重要性。
鉴于此，哈佛医学院陶伟教授和Seyoung Koo教授、天津大学姬晓元教授、广东工业大学栾天罡教授及其课题组张帆教授、金沙集团1991入口科技股份有限公司冯力文博士等人提出一种基于铂纳米粒子聚集体的炎症标本兼治的新策略，用于慢性感染伤口的有效快速愈合。
本研究利用前期开发的一种动态共价-金属有机配位模板法（Nano Today, 2023, 48, 101708）实现了高密度铂纳米粒子聚集体的合成，然后利用纳米粒子在超声介导下能模拟多种生物酶催化活性的特点，构建同时清除ROS和调节细胞稳态双重功能的纳米凝胶喷涂剂。
“标本兼治”的主要机制在于：这种高致密的铂纳米粒子所组成的纳米聚集体能与超声波造成的空化效应所造成的光产生的特定频率发生共振。这种等离子共振效应造成的金属表面电子极化能够接受NADPH上一对孤对电子的能量，形成两个单独的电子和金属表面的活化H。
随后，持续的超声作用使GS-SG的双硫键自由基化，与金属表面活化的H进行反应，最终形成2个GSH分子，从而实现谷胱甘肽还原酶的催化功能的模拟。这种有效的GSH的产生能发挥调控胞内氧化应激水平、下调炎症因子、促使巨噬细胞极化等生物学功能，配合铂纳米粒子原有的催化过氧化氢转化为氧气的能力，更有效地减缓伤口处持续性的氧化应激及局部乏氧问题，最终使这种铂纳米粒子聚集体在超声介导下表现出ROS有效清除、细胞增殖与迁移能力改变、促血管形成等功能，从而全面有效的促进伤口有效快速愈合。
图2：超声介导下铂纳米粒子聚集体 “标本兼治”的伤口愈合策略
图3：铂纳米粒子聚集体催化能力表征与机制
在体外，作者通过计算酶动力学参数及高分辨质谱技术评估了铂纳米粒子聚集体催化分解H2O2、生成GSH的能力。进一步在体外细胞炎症模型中验证了铂纳米粒子聚集体在超声介导下改善成纤维细胞增殖、内皮细胞分化、角质形成细胞迁移、ROS清除、巨噬细胞极化等多种效应。
图4：超声介导下铂纳米粒子聚集体的体外细胞实验
图5：超声介导下铂纳米粒子聚集体的糖尿病小鼠伤口愈合实验
最后在小鼠糖尿病伤口模型中开展了伤口愈合实验及机制的研究。实验结果表明：将铂纳米粒子聚集体与GelMA凝胶混合后喷涂在伤口处，仅进行一次超声介导就能显著的增加伤口愈合的速度和效果。一系列免疫荧光切片的结果进一步验证了：超声介导下的铂纳米粒子聚集体是通过下调ROS水平和炎症因子，改善细胞增殖和迁移能力，同时调节巨噬细胞表型等方式实现有效的伤口愈合。这种既能从表观下调炎症因子水平又能调节细胞稳态环境的方式，将为难愈伤口管理方法提供一种的全新策略。
图6：不同治疗方法的愈合过程及机制分析
图7：不同治疗方法的免疫荧光染色实验
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作者信息
栾天罡
栾天罡 教授，中山大学理学博士，博士生导师，曾任广东工业大学党委常委，副校长，现任五邑大学党委书记。国家杰出青年科学基金获得者、中组部“万人计划”科技创新领军人才、广东省高等学校珠江学者特聘教授、科技部创新人才推进计划重点领域创新团队负责人。主持包括国家重大科研仪器研制、国家重点研发计划、面上项目等多个科研项目。兼任中国质谱学会理事，广东省分析测试学会常务理事，广东省质谱学会副理事长，广州市科学技术学会常委等职。主要研究方向为环境分析与健康，以第一/通讯作者在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Edit.、Environ. Sci. Tech.、J. Hazar. Mater.等国家著名学术期刊发表SCI论文160多篇，SCI他引近4000多次，H因子42。
姬晓元
姬晓元 教授，中国科学院大学/哈佛大学理学博士，博士生导师，天津大学智能医学工程教育部工程研究中心副主任。优秀青年科学基金项目获得者、科睿唯安“全球高被引科学家” （Highly Cited Researchers）、全球前2%顶尖科学家，爱思唯尔（Elsevier）中国高引学者，天津市高层次人才-“海河英才”。获得Nanoscale Emerging Investigators、Wiley & Exploration优秀青年科学家、华夏医学科技奖等科技奖励。以第一/通讯作者在Sci. Adv.、Nat. Commun.、PNAS、Matter、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Edit.、Chem. Soc. Rev.等学术期刊发表论文60余篇, 所发表论文他引6500余次，其中23篇论文入围“ESI高被引论文”。申请和授权国内外发明专利20余项。
陶伟
陶伟 教授，现任美国哈佛大学医学院教授，获得美国METAvivor青年研究员奖、美国心脏协会合作科学奖。入选全球前2%顶尖科学家榜单、科睿唯安2021年全球高被引科学家、微软学术全球Top 5等奖项。担任Journal of Nanobiotechnology、Exploration副主编，Matter、Nano-Micro Letters、Bioactive Materials等期刊委员会成员。研究方向主要是围绕药物载体和生物材料的研发及其广泛的生物医学应用（如mRNA/siRNA等核酸递送、肿瘤诊断治疗、心血管疾病、创伤愈合及组织再生、感染或炎症类疾病、糖尿病及其并发症等的治疗等）。陶博士团队研发的多种药物递送技术已获系统性的专利、具有良好的产业化背景。
冯力文
冯力文 博士 金沙集团1991入口临床前研发技术副总监
Ø法国斯特拉斯堡大学药学博士；
Ø广东省海外人才引进项目获得者；
Ø发表SCI国际期刊9篇；授权专利2项；主持及参与国家/省级自然科学基金5项。
Ø主要从事天然药物全合成、纳米制剂研制、细胞治疗、药代动力学分析、免疫治疗开发等研究，主要研究方向包括肿瘤免疫治疗、肿瘤靶向治疗、寄生虫类疾病治疗、细胞免疫治疗等；
