皮肤模拟双层水凝胶通过调节炎症细胞动力学使糖尿病创面愈合正常化:一种早期干预策略

Skin-mimetic bilayer hydrogel normalizes diabetic wound healing by orchestrating inflammatory cell dynamics: An early intervention strategy.

作者信息Mingrui Cui, Hongtao He, Hanzhi Lu, Xuexia Yang, Shuo Chen, Xiaojun Zhou, Fulun Li, Chuanglong He, Guang Yang
PMID41737639
发布时间2026-02-16
DOI10.1016/j.bioactmat.2026.02.025

实验完整度

包含材料制备与表征、体外细胞实验(中性粒细胞迁移、巨噬细胞极化、胞葬)、动物模型(糖尿病小鼠全层皮肤缺损)及组织学与分子检测等多个独立证据层级,并含功能验证与机制验证。

主要模型

糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型 HL-60细胞分化的中性粒细胞样细胞 THP-1细胞分化的巨噬细胞 L929小鼠成纤维细胞

重点核对

SP装载浓度5 μg/mL IL-10装载浓度250 ng/mL 糖尿病小鼠诱导:链脲佐菌素50 mg/kg连续7天腹腔注射 创面处理:6 mm全层皮肤缺损,单次贴敷水凝胶 体外实验重复数:至少三次独立实验

摘要

糖尿病溃疡以持续性慢性炎症和愈合受损为特征,构成重大临床挑战。受健康创面中观察到的生理愈合过程启发,我们开发了一种通过时空调节炎症细胞动力学来恢复糖尿病创面炎症稳态的早期干预策略。为此,制备了一种皮肤模拟双层水凝胶,其模拟人类皮肤的分层结构、组成和孔径分布,能够依次释放神经肽P物质和白细胞介素-10。我们的研究结果表明,该双层水凝胶通过自发动态交联实现了层特异性孔径分布和无缝层间整合,并具有临床相关的多功能性。值得注意的是,其松散的底层能够在第一天内快速释放P物质,以增强中性粒细胞募集并促进早期炎症期促炎巨噬细胞浸润。随后,致密的顶层能够延迟并持续释放白细胞介素-10,诱导M2c巨噬细胞极化,促进炎症消退并支持无瘢痕创面闭合。总之,本研究提供了一种有效的早期干预策略,以恢复糖尿病创面的生理愈合过程,从而防止慢性溃疡进展和不愈合结局。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
通过时空调节炎症细胞动力学能否使糖尿病创面愈合正常化,并防止慢性溃疡进展?
核心机制
双层水凝胶顺序释放SP和IL-10,早期增强中性粒细胞募集和急性炎症,后期促进M2c巨噬细胞极化,增强胞葬作用,恢复炎症稳态,促进无瘢痕愈合。
主要证据
糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型显示SP/IL-10@Bilayer组创面闭合速度与健康组相当;体外实验证实SP促进中性粒细胞迁移,IL-10诱导M2c极化并增强巨噬细胞胞葬能力;组织学显示胶原有序沉积。
研究意义
作者提出这是一种基于生理学的早期干预策略,有潜力预防糖尿病创面慢性溃疡进展和纤维化瘢痕形成。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

双层水凝胶制备与表征

制备模拟皮肤结构的水凝胶并验证其理化性能和生物相容性

利用角蛋白和铜离子制备致密顶层,利用明胶和氧化透明质酸制备疏松底层,通过自发界面交联整合双层。使用SEM观察微观结构,流变学测试动态交联,溶血和CCK-8评估生物相容性。

2

体外炎症细胞调节实验

验证SP对中性粒细胞迁移的趋化作用和IL-10对巨噬细胞极化及胞葬的影响

使用transwell实验检测SP@Gel/HA对dHL-60细胞迁移的影响;用LPS、IL-10或IL-10/LPS处理M0巨噬细胞,免疫荧光检测iNOS和CD163;诱导dHL-60凋亡后与巨噬细胞共培养,评估胞葬能力。

3

糖尿病小鼠创面愈合评估

评估双层水凝胶对糖尿病创面愈合的影响

建立糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型,分为SP/IL-10@Bilayer、SP@Bilayer、IL-10@Bilayer、Model(生理盐水)和Normal(健康小鼠)组,监测创面闭合率,并通过H&E、Masson、天狼星红染色评估组织学。

4

炎症细胞动力学分析

分析早期中性粒细胞募集、M1巨噬细胞浸润和后期M2c巨噬细胞极化

通过免疫组化检测Ly-6G+细胞、免疫荧光检测iNOS和CD163,qRT-PCR检测CXCL1、MCP-1、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、TGF-β1和MerTK表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
硫酸铜Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.--
透明质酸Bloomage Freda Biopharm Co., Ltd.--
猪皮明胶Beijing InnoChem Science & Technology Co., Ltd.--
罗丹明BShanghai Titan Scientific Co., Ltd.--
FITC标记牛血清白蛋白Shanghai Titan Scientific Co., Ltd.--
羧基荧光素二乙酸酯琥珀酰亚胺酯Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd.--
DiD荧光染料Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd.--
P物质MedChemExpress (USA)--
重组人白细胞介素-10PeproTech (USA)--
小鼠白细胞介素-10PeproTech (USA)--
RPMI-1640培养基Biosharp--
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
二甲基亚砜----
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯----
脂多糖----
抗人iNOS抗体ServicebioGB11119
抗CD163抗体Abcamab182422
抗Ly-6G抗体ServicebioGB12229
抗CD163抗体ServicebioGB14027
链脲佐菌素----
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software, USA--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
水凝胶制备
Ker/Cu配比、Gel/OHA配比、凝胶化时间、药物装载浓度
阅读提示:参见实验部分5.2和5.3
体外细胞实验
HL-60分化条件(DMSO浓度、时间)、THP-1分化条件(PMA浓度、时间)、SP和IL-10处理浓度、共培养比例和时间
阅读提示:参见实验部分5.5-5.7
动物模型
小鼠品系、年龄、性别、STZ剂量和给药方案、糖尿病确认标准、创面大小和制备方法、分组和样本量
阅读提示:参见实验部分5.8
组织学与分子检测
染色方法、抗体来源和货号、qRT-PCR检测时间点和基因
阅读提示:参见实验部分5.9和5.10