新型介孔微纳米生物活性玻璃基复合创面修复材料的构建及作用机制研究

Non-healing wounds have been a severe threat to patients and represented a significant burden to China health care system. Recent work has demonstrated bioactive glass (BG) can regulate the expression of a series of genes, suggesting its potential positive role in wound healing. Therefore, we attempted to develop a novel wound dressing based on mesoporous micro/nano bioactive glasses (MNBG), with a goal of recruiting and activating skin cells themselves to heal the wound. Here, we will fabricate monodispersed mesoporous micro/nano bioactive glass with homogeneous partical size using a template agent in sol-gel process, enabling its ability to deliver small biomolecules, arginine in this case. Besides, we will incorporate the arginine loaded bioactive glasses into PCL nanofibers through electrospinning to form a 3D porous bioactive wound dressing, which can achieve a faster and better wound healing through activating related cells. We will also investigate the regulation of this wound dressing on wound healing process and explore the associated mechanisms comprehensively and systematically in vitro and in vivo. This project is promising in providing valuable insights into the mechanism of bioactive glass stimulated wound healing and offering new idea for the design of next-generation wound dressing.

难愈创面严重威胁国民生命健康，并带来沉重社会医疗负担，而现存的创面修复材料难以满足临床的需要。近来研究发现生物活性玻璃对细胞具有基因激活作用，可能能促进皮肤等软组织损伤的修复。因此，结合该领域研究最新进展和临床现实需要，我们拟在前期研究基础上， 围绕“诱导机体细胞自身参与快速修复”的思想，设计制备一种基于介孔微纳米生物活性玻璃的新型诱导型复合创面修复材料。采用有机模板技术结合溶胶凝胶法可控制备具有有序介孔的微纳米生物活性玻璃微球，并实现功能小分子精氨酸的负载及缓释，同时将其与PCL纳米纤维复合，构建出具有三维多孔结构的创面修复材料，实现激活细胞促进难愈创面愈合的目标。并深入系统研究在生物活性玻璃、精氨酸、纳米纤维三者协同作用下，所构建复合材料对创面愈合的调控作用及内在机理。本项目的开展有望为生物活性玻璃在创面愈合领域的研究应用及下一代创面修复材料的设计制备提供理论依据和新思路。

慢性难愈合创面严重威胁国民生命健康，并带来沉重社会医疗负担，而现有创面修复材料难以满足临床的需要。近来研究发现生物活性玻璃对细胞具有基因激活作用，可能有利于皮肤等软组织损伤的修复。因此，结合该领域研究最新进展和临床现实需要，在前期研究基础上，本项目围绕“诱导机体细胞自身参与快速修复”的思想，设计制备一种基于介孔微纳米生物活性玻璃 的新型诱导型复合创面修复材料。本项目首先采用有机模板技术结合溶胶凝胶法制备出微纳米生物活性玻璃微球，该微球形貌及尺寸分布较为均一、分散性较好、具有介孔结构。同时，系统深入的研究了微纳米生物活性玻璃对创面修复相关细胞（成纤维细胞、巨噬细胞）的调控作用。我们发现该微纳米生物活性微球能够促进皮肤成纤维细胞的迁移，抑制成纤维细胞细胞外基质的分泌及其向肌成纤维细胞分化，进一步研究明确该微纳米生物活性玻璃微球通过抑制TGF-beta-Smad 信号通路抑制成纤维细胞的分化。此外，我们还发现微纳米生物活性玻璃能促进巨噬细胞从M1（促进炎症表型）向M2（抑制炎症表型）型转变。这些体外实验结果均表明微纳米生物活性玻璃对创面愈合相关细胞具有重要调控作用。在此基础上，本项目采用静电纺丝技术构建了微纳米生物活性玻璃/精氨酸/聚己内酯/胶原纳米纤维复合创面修复材料，系统研究了该复合创面修复材料对创面修复相关细胞的调控作用，发现在微纳米生物活性玻璃、精氨酸、纳米纤维三者协同作用下，该复合修复材料能有效促进巨噬细胞从M1型向m2型转化，刺激成纤维细胞表达与创面修复密切相关的基因（I型胶原、III型胶原、TGF-Beta、VEGF等）。进一步的动物实验显示所构建复合创面修复材料能明显促进糖尿病大鼠创面的修复，提高其愈合速度和愈合质量。.本项目的顺利开展为生物活性玻璃在创面修复领域的应用提供了坚实的理论依据，并成功制备出一种新型的诱导型创面修复材料，能有效促进创面愈合，具有一定的应用前景和市场价值。