新型包载bFGF的两性离子多孔水凝胶敷料的制备以及对糖尿病型慢性难愈合创面修复的研究

Diabetic chronic wounds has become an urgent problem in clinical. And the lasting open wound further rise higher risk of inflammations of chronic wounds with more severe delay of wound regeneration. Nowadays, exogenous of growth factor bFGF has been successfully applied to treat diabetic skin wound and achieved good curative effect. However, bFGF as a kind of basic polypeptide protein drug, could be easily hydrolysis by protease limiting its stability and bio-activity in clinical applications. Thus, novel bio-materials which could control release bFGF is needed for clinical applications. Here, in this project, we incubate bFGF using zwitterionic SBMA hydrogel in order to improve bFGF’s stability and bio-activity towards chronic wound. And different 3D porous structure of hydrogel were fabricated through freeze dried upon varied cross-linking percentages to control release bFGF. Furthermore, diabetic db/db chronic wound mouse model is further established to fully study the healing ability of this composite bFGF-SBMA hydrogel. The results of this research will provide a new chronic wound dressing systems and enhance the level of bFGF drug treatment for wound.

糖尿病慢性创面修复是临床亟待解决的难题之一。同时长期开放的慢性创面也极易感染各种病原体入侵进一步加重病情。目前，临床已成功将外源性生长因子bFGF应用于糖尿病创面修复治疗，并取得良好疗效。然而作为一种多肽类蛋白质药物，bFGF易被蛋白酶水解，导致其生物利用度的下降和医疗成本的提高。因此开创新型的创面敷料并可控释放bFGF具有重要的科学意义和临床价值。本项目采用具有优秀抗蛋白质非特异性吸附的SBMA两性离子材料为水凝胶敷料基质，通过传统的冷冻干燥法获得一系列不同孔径的三维水凝胶支架结构，进一步包载bFGF使bFGF与外界酶解环境相对隔离，提高bFGF稳定性，增强bFGF生物学效应；最后探索研究此包载bFGF的超亲水性两性离子SBMA水凝胶对糖尿病小鼠慢性难愈合创面的治疗修复效果。本研究将为糖尿病慢性创面提供新型的敷料同时提高bFGF生物药物的治疗水平。

随着全球老龄化人口日益扩大，慢性难愈合创面仍然是全球性的医疗难题。目前临床上单一的治疗措施无法满足复杂创面康复的需求，设计新型的具有优良生物相容性的创面敷料，并结合控释技术使之释放外源性生物活性因子就具有重要的科学意义和临床价值。因此，本项目在前期研究的基础上，以具有优秀生物相容性（低免疫原性，柔软，湿润，透气）和nonfouling 性能（防止蛋白质非特异性吸附，不粘连组织，抑制细菌入侵）的亲水性两性离子水凝胶体系为基础，制备一系列具有不同理化性质的可控多孔水凝胶体系，进一步包载特定的生长因子（碱性成纤维细胞生长因子，bFGF），应用于创面修复领域。首先我们通过调节单体浓度，交联剂浓度，引发剂种类，成胶时间，成胶类型等各项因素，后期利用冷冻干燥法，成功制备一系列具有可控孔隙结构且均一的复合水凝胶； 同时，我们系统研究此系列不同理化性能的水凝胶对创面修复的影响后发现，相对柔软且孔径较大的两性离子复合SBMA水凝胶可以有效促进创面愈合，增加创面新生血管数量，促进巨噬细胞由炎性M1型向修复性M2型转换。在此基础上，本项目将bFGF通过物理的方式包载于复合SBMA水凝胶中，研究成功包载后，蛋白质类药物在水凝胶体系中的释放，同时将包载bFGF的复合SBMA水凝胶应用于体内小鼠创面模型，发现在生长因子与SBMA材料的协同作用下，创面修复效率更高，其创面中心肉芽组织新生，胶原重排以及血管再生水平大大提高。进一步研究发现，包载bFGF后的复合SBMA水凝胶敷料仍然可以有效促进巨噬细胞从M1型转换为M2型，是此材料能够有效促进创面愈合的关键原因。. .本项目的顺利开展为两性离子在创面修复领域的应用提供了坚实的研究理论基础，并成功制备出新型的可主动诱导创面修复的生物医用材料，证明其有效促进创面愈合，并将成为新一代出色的用于治愈慢性难愈合创面的水凝胶敷料。