摘要

基于水凝膠貼片的干細(xì)胞移植和微環(huán)境調(diào)節(jié)給藥策略有望用于治療心肌梗死（MI）。然而，細(xì)胞和藥物的低保留限制了它們的治療效果。天津大學(xué)-劉文廣教授（通訊作者）團(tuán)隊(duì)提出了一種前綴海綿地毯策略，即醛-葡聚糖海綿（ODS）負(fù)載2-羥基-β-環(huán)糊精@白藜蘆醇（HP-β-CD@Res）的抗氧化/自噬調(diào)節(jié)分子膠囊是首先通過(guò)毛細(xì)血管從組織表面去除界面水，然后在ODS上的醛基和心肌組織上的氨基之間發(fā)生席夫堿反應(yīng)，從而與大鼠心臟結(jié)合。然后，將包裹間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的生物相容性酰肼透明質(zhì)酸（HHA）水溶液浸漬到錨定地毯中，通過(guò)點(diǎn)擊反應(yīng)原位形成HHA@ODS@HP-β-CD@Res水凝膠，從而延長(zhǎng)治療藥物和細(xì)胞的體內(nèi)保留時(shí)間。重要的是，添加到外表面的?HHA?會(huì)消耗剩余的醛類以形成不粘的頂面，避免粘附到其他組織。嵌入的具有抗氧化和自噬調(diào)節(jié)生物活性的HP-β-CD@Res分子膠囊可顯著改善心臟微環(huán)境，減少心肌細(xì)胞凋亡，提高移植間充質(zhì)干細(xì)胞的存活率，從而通過(guò)促進(jìn)血管生成和減少心臟纖維化來(lái)促進(jìn)心臟修復(fù)。相關(guān)成果以“Wet adhesive hydrogel cardiac patch loaded with anti-oxidative, autophagy-regulating molecule capsules and MSCs for restoring infarcted myocardium”為題發(fā)表在《Bioactive Materials》上。

圖文導(dǎo)讀

方案?1.?用于治療心肌梗死的粘性水凝膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。

圖?1. HP-β-CD@Res?的表征及其清除自由基的能力。?

圖?2. HP-β-CD@Res對(duì)H9C2心肌細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白、細(xì)胞內(nèi)活性氧、線粒體活性氧及線粒體功能的影響。

圖?3. HP-β-CD@Res?激活?HUVECs?的體外血管生成能力。

圖?4.?不同組對(duì)?MI?大鼠的修復(fù)效果。

圖?5. ODS?和?HHA@ODS?水凝膠的粘合強(qiáng)度、形態(tài)和流變特性評(píng)估。?

圖?6.?不同組對(duì)?MI?大鼠的修復(fù)作用。

小結(jié)

總之，本文通過(guò)主客體相互作用將抗氧化劑?Res?負(fù)載到絡(luò)合劑?HP-β-CD?中合成了分子膠囊，并研究了它們?cè)?/span>MI?后心臟修復(fù)中的作用。體外實(shí)驗(yàn)表明，HP-β-CD幾乎沒(méi)有清除活性氧的活性，但可以通過(guò)上調(diào)自噬來(lái)保護(hù)氧化應(yīng)激下的H9C2心肌細(xì)胞。包含?Res?賦予?HP-β-CD@Res?清除?ROS?的能力。在體內(nèi)驗(yàn)證了HP-β-CD@Res對(duì)MI后微環(huán)境的調(diào)節(jié)作用和促進(jìn)梗死區(qū)血管生成的作用。然而，由于HP-β-CD和HP-β-CD@Res從體內(nèi)的快速清除，其對(duì)心臟功能和心臟結(jié)構(gòu)的改善遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床需要。我們證明了負(fù)載HP-β-CD@Res的醛改性葡聚糖海綿（ODS）可以通過(guò)快速毛細(xì)管從組織表面去除界面水和席夫堿反應(yīng)，作為固定地毯牢固地粘附在濕心肌表面。將與?MSCs?混合的生物相容性酰肼透明質(zhì)酸(HHA)?水溶液浸漬到固定的海綿地毯中，通過(guò)點(diǎn)擊反應(yīng)原位形成?HHA@ODS@HP-β-CD@Res@MSCs?水凝膠，從而延長(zhǎng)HP-β-CD@Res?和?MSCs?的體內(nèi)保留時(shí)間。ODS的內(nèi)側(cè)與心肌組織結(jié)合后，外表面剩余的醛基被添加的HHA消耗，形成不粘的頂面，可防止與其他組織的粘附。固定水凝膠地毯中嵌入的HP-β-CD@Res分子膠囊可通過(guò)清除ROS和上調(diào)自噬來(lái)改善心臟微環(huán)境，減少心肌細(xì)胞凋亡，提高移植干細(xì)胞的存活率，移植干細(xì)胞還可以分泌促血管生成，抗炎和抗凋亡因子，從而促進(jìn)血管生成和減少心臟纖維化，從而有效修復(fù)梗塞心肌。這種含有抗氧化、自噬調(diào)節(jié)分子膠囊的濕膠水凝膠貼片可以擴(kuò)展為不同軟組織的修復(fù)和再生。此外，還需要采取幾種策略來(lái)進(jìn)一步提高?HHA@ODS?水凝膠對(duì)濕組織的濕粘附強(qiáng)度：一是提高界面排水能力，二是增加表面粘附基團(tuán)的含量，三是平衡界面能和內(nèi)聚能。