还在被糖尿病伤口折磨？Int J Biol Macromol：新型水凝胶“牵手”小细胞外囊泡，抑制铁死亡助力愈合

还在被糖尿病伤口折磨？Int J Biol Macromol：新型水凝胶“牵手”小细胞外囊泡，抑制铁死亡助力愈合

来源：100医药网 2025-04-07 09:36

研究制备了聚N-丙烯酰甘氨酰胺/聚谷氨酸/Fe³⁺超分子水凝胶并负载小细胞外囊泡，其能促进糖尿病伤口愈合，机制为抑制铁死亡，该水凝胶在糖尿病伤口治疗中极具应用潜力。

在日常生活中，我们可能听说过患者一旦受伤，伤口往往很难愈合，甚至小小的擦伤都可能引发严重问题。糖尿病足溃疡就是糖尿病常见且棘手的并发症之一，在我国，其发病率较高，不仅截肢、死亡率高，而且治愈率低，给患者及其家庭带来沉重的经济负担 。环境会导致伤口愈合过程中的炎症反应异常、微病变，还会促使晚期糖基化终末产物积累，进一步阻碍伤口愈合。目前的治疗手段效果有限，开发更有效的治疗方法迫在眉睫。

近期，发表于Int J Biol Macromol的一项研究Supermolecular poly-N-acryloyl glycinamide/polyglutamic acid/Fe3+hydrogel incorporated with bioactive small extracellular vesicles promote diabetic wound healing by suppressing ferroptosis为糖尿病伤口愈合带来了新的曙光。研究人员制备了一种新型的超分子水凝胶 聚N-丙烯酰甘氨酰胺/聚谷氨酸/Fe ⁺（PPF）水凝胶，并将具有生物活性的小细胞外囊泡（sEVs）融入其中，构建了一种多功能的生物活性支架，用于促进糖尿病伤口愈合。

研究人员首先合成了PPF水凝胶，这种水凝胶具有连续的多孔结构，并且在机械性能方面表现出色，拥有卓越的回弹性、良好的延展性和柔韧性，与人体皮肤的机械性能极为相似，为伤口愈合提供了良好的物理支撑。在制备过程中，聚N-丙烯酰甘氨酰胺（PNAGA）与聚谷氨酸（ -PGA）通过氢键相互作用形成网络，Fe ⁺与 -PGA上的羧基形成离子键，进一步增强了水凝胶的稳定性。

实验发现，PPF水凝胶的机械性能可通过调整PNAGA与 -PGA的质量比进行调控。当PNAGA/ -PGA的重量比从4/1降至1/1时，水凝胶的抗压强度、压缩模量下降，而平衡溶胀比显著增加，拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率则明显降低。综合考虑细胞活力、机械性能和溶胀比等因素，研究人员确定2/1为后续应用的最佳比例。

研究人员从人骨髓间充质（hBMSCs）中成功提取了sEVs，并通过多种实验方法对其进行了鉴定。结果显示，所提取的sEVs形态、大小和表面标记均符合其特征，且能够被人脐静脉内皮细胞（HUVEC）摄取。将sEVs融入PPF水凝胶后，PPF/sEVs水凝胶展现出良好的缓释性能，在20天内持续释放sEVs，为伤口愈合提供持久的生物活性支持。

在动物实验中，研究人员构建了链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠伤口模型，分别用PBS、PPF、sEVs、PPF/sEVs处理伤口。结果发现，在第14天和21天，PPF/sEVs组的伤口愈合效果最佳，伤口闭合率最高，新上皮组织形成速度最快。这表明PPF/sEVs水凝胶能显著促进糖尿病伤口愈合。

图 1：PPF/sEVs促进链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠伤口愈合

进一步研究发现，PPF/sEVs水凝胶能够促进糖尿病大鼠体内的血管生成和胶原蛋白合成。通过CD31/ -SMA荧光和Microfil灌注实验检测发现，PPF/sEVs组在第14天的新生血管数量明显多于对照组和PPF组。同时，Masson染色结果显示，该组的胶原蛋白纤维明显更厚，有助于皮肤收缩和伤口闭合。

图 2：PPF/sEVs在体内改善糖尿病大鼠的血管生成和胶原蛋白合成

深入探究其作用机制发现，高血糖会导致血管内皮细胞发生铁死亡，影响其增殖、迁移和血管生成能力。而sEVs可以通过激活ACSL3，影响游离脂肪酸（FFA）代谢，抑制高糖条件下内皮细胞的铁死亡。实验表明，过表达ACSL3后，铁死亡标记物MDA水平降低，GSH水平和细胞活力增加，细胞迁移和血管生成能力也显著增强。

图 3：sEVs通过抑制人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的铁死亡促进体外血管生成

综上所述，这种低成本、生物相容性良好且多功能的PPF超分子水凝胶负载sEVs，在糖尿病伤口愈合方面展现出巨大的应用潜力。它不仅能为伤口提供物理支持，还能通过释放sEVs，有效抑制铁死亡，促进血管生成和胶原蛋白合成，加速伤口愈合。随着研究的不断深入，相信这一成果未来有望应用于临床，为糖尿病患者带来福音，帮助他们摆脱伤口难愈的困扰。（100yiyao.com）

参考文献：

Liu W, Zhao K, Chen F, et al. Supermolecular poly-N-acryloyl glycinamide/polyglutamic acid/Fe3+hydrogel incorporated with bioactive small extracellular vesicles promote diabetic wound healing by suppressing ferroptosis.Int J Biol Macromol. Published online March 25, 2025. doi:10.1016/j.ijbiomac.2025.142313

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