暨南大学科研团队发现透明质酸水凝胶:可作为皮肤再生疗法中干细胞的有效载体

2022-09-01 14:12
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大量的科研表明,脂肪源性干细胞(ADSCs)在皮肤再生中具有巨大的潜力,可帮助皮肤全层进行自我修复。不过,干细胞疗法在加速皮肤再生方面仍然有不完善的地方需要克服。


最近,来自暨南大学的科研团队,发现合成多巴胺-甲基丙烯酸透明质酸(DA-MeHA)水凝胶对皮肤创面缺损有较强的粘附作用,并能促进细胞的体外增殖和体内皮肤缺损的再生,相关科研成果发表于《Nature》。


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该团队研究分析表明,DA-MeHA水凝胶联合ADSCs对皮肤缺损修复的有益作用可能与Notch信号通路密切相关。来自DA-MeHA水凝胶的ADSCs分泌高水平的生长因子,因此对促进皮肤伤口愈合非常有效。这种DA-MeHA水凝胶可能作为一种有效的潜在的干细胞载体,因为它可以增强ADSCs在皮肤再生中的功效。


虽然人体表皮损伤后,皮肤具有较强的自我修复能力,但当真皮深层损伤时,这一过程受到阻碍。已有研究报道在超过4cm直径的损伤区域皮肤全层自我修复失败。生理修复反应的失败导致增生性瘢痕或慢性难治性创面。


全层皮肤缺损的标准治疗方法主要有自体皮肤移植和皮瓣移植;值得注意的是,自体皮肤移植需要足够的皮肤体积,而供体位置的可获得性可能受到广泛的皮肤缺损或病理性皮肤疾病的限制。


临床研究主要集中在增强难以自我修复的创面愈合,最大限度地恢复生物功能,最大限度地减少美学影响。


大面积皮肤缺损修复的优质治疗方法仍然有限,迫切需要更有效的创面愈合治疗方法。


干细胞疗法已显示出加速皮肤再生的希望


间充质干细胞(MSCs)正在被研究用于皮肤创面愈合,因为它们可以加速肉芽组织的形成和血管的生长,并减少炎症反应。与其他间充质干细胞相比,脂肪源性干细胞(ADSCs)具有一些优势,它们可以大量从干细胞供体中获得,具有良好的增殖能力和多向分化潜能;此外,与其他类型的间充质干细胞相比,ADSCs受到的伦理问题较少。


细胞外基质(Extracellular matrix, ECM)成分相互作用,形成独特的形态,为细胞提供重要的生化和结构支持,细胞与ECM的相互作用控制着细胞的增殖、分化和迁移等行为。


水凝胶具有独特的水合网络和物理化学性质,由于其模拟ECM的能力,已被广泛用作细胞治疗的支架。透明质酸(HA)是一种具有良好生物相容性和亲水性的ECM组分,是一种常见的用于细胞支架的天然高分子。然而,纯HA的力学性能较差,抗酶降解能力低,溶胀率高;因此,由于其均匀的重复结构,在溶液中很难自组装成大分子。这些缺点阻碍了它作为伤口敷料的使用,因为它无法维持生物支架的结构。生物材料和干细胞的结合对于进一步加速伤口愈合是非常实用的。


研究在以生物相容性天然材料(HA)和典型的细胞生长支架为基础,开发一种用于皮肤再生治疗的新型生物材料作为干细胞载体。通过体外和体内分析验证了改性HA水凝胶对皮肤再生干细胞的影响。


DA-MeHA水凝胶可用作有效的干细胞载体


实验表明,用DA-MeHA水凝胶包封ADSC包覆的伤口愈合速度快于皮肤缺损组和水凝胶组,这与伤口闭合速率一致,表明DA-MeHA水凝胶包封ADSC对皮肤再生具有积极作用。


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由ADSC组成的DA-MeHA水凝胶包封的球体治疗后,皮肤缺陷愈合得更快。B 伤口愈合率。水凝胶+ADSCs球体组的伤口愈合率显着高于皮肤缺损组和水凝胶组。C HE染色表明,水凝胶+ADSCs球状体组再生表皮和真皮的结构和形态最接近对照组,


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在第7天,与ADSC组相比,水凝胶+ ADSCs组的伤口愈合率显着增加。第14天,水凝胶+ADSC和ADSC均对伤口闭合有积极作用,而水凝胶+ADSCs组的伤口闭合率显着高于ADSC组。


我们的结果表明,封装在DA-MeHA水凝胶中的ADSC比单独注射ADSC更好地加速皮肤再生。此外,HE染色显示,与其他组相比,只有来自水凝胶+ ADSCs组的样品在皮肤缺损区域的中心形成表皮层。此外,与其他实验组相比,水凝胶+ ADSCs组中形成的皮内毛囊和新血管更多。


总结


DA-MeHA水凝胶是干细胞治疗的潜在候选载体。


DA-MeHA水凝胶无毒、生物相容性好,具有良好的机械性能和粘弹性。将干细胞加载到DA-MeHA水凝胶中刺激伤口的早期血管生成,并可促进伤口愈合和体内皮肤重塑。该项研究发现将有利于干细胞疗法在再生皮肤领域加速成果转化,为皮肤创伤等人群带来新的曙光!


参考来源:

A dopamine-methacrylated hyaluronic acid hydrogel as an effective carrier for stem cells in skin regeneration therapy | Cell Death & Disease (www-nature-com.translate.goog)


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