抗菌与免疫调节双功能OH-CATH30纳米载药体系构建及其抑制皮肤瘢痕形成机制研究

Keloid, resulted from excessive skin wound healing, is a big problem around the world. Keloid brings enormous burden to patient’s family as well as to the society. Investigation results indicated that the key issue in mid-gestation fetal skin non-scar healing is the anti-inflammatory circumstance existed in the wound site. Maintaining anti-inflammatory circumstance to enhance health wound healing is a key point in tissue regeneration field. Our previous results reveal that OH-CATH30 not only have stronger bactericidal activity, but also have the ability to inhibit TGF-β cytokines expression. The aims of the present application will focus on the construction of drug carrier nanoparticles, which suitable for OH-CATH30. The constructed OH-CATH30 nanoparticles will maintain the excellent biological functions but substantially decrease the disadvantages of native OH-CATH30, like easily digested by enzymes and shortly acting on the target. The therapeutic efficiency and the mechanism of the constructed OH-CATH30 nanoparticles will be deeply investigated. The importance of simultaneously acted on invasion bacteria and create anti-inflammatory atmosphere in wound site by specific immune-regulation by nanoparticles to induce non-scar wound healing will elucidate. Carrying out present project will provide theoretical and experimental foundations on the clinic skin wound treatment. Our results will have an important impact on the usage of antimicrobial peptides in clinic, novel medical bio-material design, regenerative medicine and bioengineering development.

皮肤创面过度修复导致的瘢痕是世界性难题，给社会和家庭带来沉重负担，目前尚无有效的治疗和干预办法。研究表明哺乳动物胎儿型无瘢愈合关键在于胚胎早期的伤口部位处于抗炎的环境中，维持抗炎微环境，促进伤口的无瘢愈合是组织修复的研究热点。我们的前期工作揭示：OH-CATH30分子通过直接抗菌性和抑制生长转化因子TGF-β家族的表达，选择性地调节免疫反应。本项目旨在通过现代纳米技术，构建适合包载OH-CATH30的载药体系。在维持OH-CATH30良好活性的基础上，有效降低肽类物质因降解导致的作用时间短的重大缺陷。通过纳米载体的跨层递送、逐步缓释，最大程度发挥OH-CATH30的优良活性。揭示通过适度维持伤口部位抗炎微环境来实现皮肤伤口无痕愈合的作用及其机制。项目的实施可在理论上揭示抗炎微环境与瘢痕的相互关系，为皮肤创伤的临床治疗提供新的思路和线索、对抗菌肽类药物先导分子的深入开发具有重要意义。

研究表明防止细菌感染、维持抗炎微环境，有利于促进伤口的无瘢愈合。针对感染和炎症反应两大难题，本项目提出以创新性抗菌肽分子OH-CATH30为核心，构建载药纳米体系，通过直接杀菌和免疫调节功能作用于皮肤伤口，降低炎症反应，形成有利于无瘢痕形成的抗炎局部微环境，有效降低增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的产生。项目经过三年的研究，主要研究内容包括：1、抗菌肽OH-CATH30为核心活性分子、壳聚糖及羧甲基壳聚糖为主要载体构架材料，利用温和的二次离子凝聚法，构建了抗菌肽复合纳米粒，不会破获肽分子的空间结构和生物学活性，并通过纳米载体的跨层递送、逐步缓释，有效避免了肽类药物分子易降解、作用时间短等缺陷，保持了抗菌肽的抑菌性活性，炎症相关的细胞因子受到调节，胶原蛋白的表达与沉积趋于正常皮肤。2、构建了OH-CATH30羧甲基壳聚糖复合纳米纤维膜作为伤口敷料，轻薄细密，具有良好的杀菌、阻菌性能，与创面的贴合性好，且吸水率高，可以吸收伤口渗出的组织液。药物分布均匀，热稳定性良好，易于保存。不易引起细胞粘附、组织粘连，在换药过程中避免了皮肤伤口的继发性损伤，有利于伤口的愈合。3、完成了天然的小分子抗氧化肽AOP1对小鼠皮肤烫伤创面愈合修复的研究，以及抗氧化肽Antioxidant-RL对UVB诱导皮肤损伤的保护作用的研究，可作为与抗菌肽的协同作用的潜力分子。项目计划内容已基本完成，为皮肤创伤的临床治疗提供新的思路和线索、对抗菌肽类药物先导分子的深入开发具有重要意义。在开展本项目的研究过程中，我们也发现了一些问题，如：肽链较长的抗菌肽，通过固相合成成本较高，不利于开发应用。如何实现肽链截短又能增强抗菌活性，成为新的科学问题。