糖尿病伤口中活性氧的增加导致伤口组织受到氧化应激损伤并延缓伤口愈合，这种应激表现为活性氧增加，过氧化氢酶和谷胱甘肽等抗氧化酶的活性降低，以及过氧化产物的增加导致胶原蛋白和弹性蛋白的糖基化。以上改变能够影响细胞外基质的重塑，从而阻碍伤口愈合。鉴于以上信息，探索具有高生物利用度、高安全性的抗氧化剂用于以减轻糖尿病伤口氧化应激反应，促进伤口愈合是非常必要的。

近日，北京科技大学温永强教授和刘敬崇副教授在期刊《Interdisciplinary Materials》（IF = 24.5）上发表了最新研究成果“Ascorbyl palmitate/hydroxypropyl-β-cyclodextrin inclusion complex loaded nanofibrous membrane for accelerated diabetic wound healing”。抗坏血酸棕榈酸酯（AP）是一种有效的抗氧化剂，但其较低的溶解性在很大程度上限制了它的应用。研究者通过将AP封装在2-羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）内，获得AP/CD包合物（AP/CD-IC），从而提高AP的溶解度实现更好的清除ROS的作用。

作者通过静电纺丝技术将AP/CD-IC与聚乙烯醇（PVA）和季铵盐壳聚糖（QCS）共纺制备成具有抗氧化和抗菌性能的纳米纤维膜PVA/QCS-IC。此纳米纤维用作糖尿病小鼠的伤口敷料时，依靠药物调控输运功能有效促进糖尿病伤口愈合，促进胶原蛋白沉积，减轻皮肤炎症反应。PVA/QCS-IC纳米纤维是一种既能提高AP溶解度又能提高其治疗效果的有前途的解决方案，作为糖尿病伤口护理具有潜在的应用前景。

图1 PVA/QCS-IC 纳米纤维的制造过程和糖尿病伤口愈合效果示意图。

通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、核磁共振氢谱对AP与HP-β-CD的物理形貌以及包合作用分析，HP-β-CD包合AP成功，并推断AP从HP-β-CD的宽端进入空腔，并穿过空腔被困在窄端。进一步使用分子模型研究来确定包合物相互作用的潜在模式，如图2E所示，HP-β-CD与HP-AP的相互作用以范德华力相互作用为主，同时存在氢键相互作用和较弱的位阻效应。将AP/CD-IC与PVA、QCS通过静电纺丝制备得到的PVA/QCS-IC纳米纤维膜形态均匀，平均直径283 nm，进一步使用FTIR确认了其结构组成，与没有经过包合过程的PVA/QCS-AP相比，PVA/QCS-IC的热稳定性得到了提高。

图2 (A) AP、HP-β-CD、AP/CD-IC 和 AP/CD-PM 的 SEM 图像； (B) FTIR和 (C) XRD 图谱；(D) AP、HP-β-CD 和 AP/CD-IC 在 DMSO d6 中的 1H NMR 图谱；(E) 基于AP/CD-IC优化结构的 RDG 等值面分析；(F) AP/CD-IC 的 RDG 散点图；(G) PVA、PVA/QCS、PVA/QCS-IC 和 PVA/QCS-AP 纳米纤维的 SEM 图像；(H) FTIR 光谱和 (I) DTG 曲线。

PVA/QCS-IC纳米纤维膜作用显著提高了成纤维细胞内COL-I含量以及抗氧化酶CAT的活性，同时减少脂质过氧化产物的积累，从而增强了细胞抵抗氧化应激损伤的能力。得益于AP/CD-IC的溶解度增加，ROS荧光染色显示PVA/QCS-IC能够有效地清除ROS，因为细胞介质中的高溶解度有利于有效的药物释放并提高生物利用度。划痕实验显示PVA/QCS-IC纳米纤维膜有效的促进了成纤维细胞迁移，这对加快伤口愈合速度有重要影响。

图3 纳米纤维膜的抗氧化活性和对细胞迁移能力的影响。(A) COL-Ⅰ 含量；(B) MDA 含量；(C) CAT 活性；(D) HSF 中 ROS 的荧光图像；(E) 划痕区域闭合率；(F) 对照组、PVA/QCS 组、PVA/QCS-AP 组和 PVA/QCS-IC 组 人成纤维细胞的迁移。

PVA/QCS-IC组采用HP-β-CD包封AP，其在伤口渗出液处的释放更加迅速和充分。因此PVA/QCS-IC组处理的糖尿病小鼠伤口愈合速度相比其他组更快。H&E结果显示，PVA/QCS-IC组伤口上皮组织基本愈合，Masson染色结果显示PVA/QCS-IC组处理的小鼠皮肤组织中积累的胶原含量更多，这有效促进了小鼠皮肤组织的重塑。采用流式细胞术检测伤口组织中ROS的含量，PVA/QCS-IC组优异的抗氧化能力有效的清除伤口组织中的ROS，减轻氧化损伤。PVA/QCS-IC抗菌和抗氧化作用有效促进了糖尿病小鼠伤口的愈合。

图4 纳米纤维对糖尿病小鼠伤口愈合的影响。(A) 小鼠背部伤口的照片；(B) 伤口变化模型；(C) 对照组、COMMD、PVA/QCS、PVA/QCS-AP 和 PVA/QCS-IC 处理的伤口面积量化。

图5 经对照组、COMMD、PVA/QCS、PVA/QCS-AP 和 PVA/QCS-IC 处理的愈合伤口组织切片的性能评估。(A) 伤口组织的 H&E 染色和 Masson 染色；(B) 伤口皮肤产生的 ROS；(M2-1 代表正常细胞的比例，M2-2 代表 ROS 阳性细胞的比例）。

免疫荧光染色和RT-qPCR检测发现，抗菌抗氧化纳米纤维膜PVA/QCS-IC能够调节炎症因子TNFα和IL-10以及血管内皮生长因子VEGF的表达，通过介导巨噬细胞由促炎M1型向抗炎M2型极化，减轻糖尿病伤口炎症反应，防止炎症期延长，从而加速伤口愈合。

图6 对照组、COMMD 组、PVA/QCS 组、PVA/QCS-AP 组和 PVA/QCS-IC 组的抗炎效果。(A) 伤口组织的免疫荧光染色；(B) 伤口组织中 mRNA 的表达。流式细胞术分析；(C) 标有 CD86+ 和 F4/80+ 的 M1 巨噬细胞。(D) 标有 CD206+ 和 F4/80+ 的 M2 巨噬细胞。

本研究通过静电纺丝成功制备了PVA/QCS-IC纳米纤维，显著提高了AP的溶解度和功效，在慢性伤口治疗中表现出持续的AP释放和显著的抗氧化性能。PVA/QCS-IC纳米纤维具有强大的抗氧化和抗菌能力，有望用于治疗慢性伤口，特别是糖尿病患者。这些纳米纤维有可能成为一种有效和安全的治疗选择。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/idm2.12215 

人物简介：

温永强，北京科技大学教授，博士生导师。主要研究静电纺丝、3D打印和DNA水凝胶等生物医用材料，主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金等研究项目30余项，在重要国际期刊累计发表论文190余篇，申请专利30余项，已获得授权24项。

刘敬崇，北京科技大学副教授。入选全国博士后创新人才支持计划，北京市科协2021-2023年度“青年人才托举工程”。作为负责人承担国家自然科学基金青年项目、北京市自然科学基金面上项目等。主要研究方向为仿生智能门控薄膜材料，开发高度限域空间中物质、电子、能量传输的新型调控策略及理论。以第一作者或通讯作者身份发表论文多篇，包括Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., Nano Lett., Interdiscip Mater., Sci. China Chem., Energy Storage Mater.等，他引次数2000余次。