科技日報記者 趙漢斌
高血糖會損傷人的血管、削弱免疫力，阻礙傷口修復。通常，糖尿病患者的傷口也很難愈合，甚至面臨截肢風險，嚴重影響患者生活質(zhì)量，也給家庭和社會帶來沉重的負擔。
“我們新近開發(fā)的一種源自蝸牛黏液的糖胺聚糖類新型生物材料，或許能為糖尿病足潰瘍帶來轉(zhuǎn)機！”8月13日，中國科學院昆明植物研究所研究員吳明一告訴科技日報記者。
原來，吳明一帶領團隊開發(fā)出新型仿細胞外基質(zhì)結構凝膠貼片，通過“抗菌—抗炎—促再生”三重機制，為糖尿病足潰瘍治療提供了全新方案。這項研究成果以研究論文全文形式，發(fā)表在國際期刊《碳水化合物聚合物》上，為全球數(shù)億糖尿病患者帶來福音。
糖尿病足潰瘍：沉默的“肢體殺手”
糖尿病足潰瘍，是糖尿病最嚴重的慢性并發(fā)癥之一。全球約4000萬至6000萬人受其困擾，患者年死亡率高達22%，超過許多癌癥。
用傳統(tǒng)治療手段治療該病，通常面臨兩大困境：一方面，抗生素濫用導致耐藥菌滋生，50%以上患者對現(xiàn)有療法無響應；另一方面，高血糖環(huán)境下，傷口長期處于氧化應激和慢性炎癥狀態(tài)，表皮再生能力幾乎停滯。
“就像在鹽堿地里種莊稼，細菌不斷‘搗亂’，傷口微環(huán)境的‘土壤’又板結缺氧，再好的種子也難以發(fā)芽�！眳敲饕谎芯繂T形象地比喻。臨床數(shù)據(jù)顯示，糖尿病足潰瘍患者的截肢風險是普通人的25倍，且復發(fā)率超過60%。
創(chuàng)新靈感往往來自大自然。
長期以來，吳明一團隊聚焦面向心腦血管、糖尿病及其并發(fā)癥等重大疾病的臨床需求，開展天然聚糖的純化制備、結構解析、藥理活性以及成藥性評價等新藥發(fā)現(xiàn)相關的基礎研究。他們注意到，蝸牛爬行時分泌的黏液具有驚人的修復能力——即使在粗糙巖石上劃傷，也能快速愈合。通過成分分析，發(fā)現(xiàn)黏液中的核心活性物質(zhì)是一種特殊的糖胺聚糖（AFG），其結構與人體細胞外基質(zhì)中的糖胺聚糖高度相似。
“細胞外基質(zhì)就像細胞的‘搖籃’，調(diào)控細胞的增殖、遷移等生命活動�！闭撐牡谝蛔髡哙囃夭┦拷忉�。受此啟發(fā)，團隊將蝸牛糖胺聚糖與明膠通過共價鍵交聯(lián)，構建出類似人體細胞外基質(zhì)的三維凝膠網(wǎng)絡。
三重機制破解糖尿病足愈合難題
在創(chuàng)新研發(fā)過程中，研究團隊引入天然植物綠茶中的茶多酚EGCG，通過動態(tài)硼酸酯鍵技術，將其“錨定”在凝膠中，制備出兼具多重功能的抗菌、抗氧化、抗炎以及促進組織再生的凝膠貼片。
這一設計，其實暗藏著智能“機關”。當傷口局部葡萄糖濃度升高時，硼酸酯鍵會斷裂并釋放EGCG，實現(xiàn)“按需給藥”；而當血糖趨于穩(wěn)定時，藥物釋放自動減緩，避免了傳統(tǒng)給藥方式的副作用。
在實驗室中，抗菌、抗氧化、抗炎以及促進組織再生的凝膠貼片展現(xiàn)出“全能選手”般的表現(xiàn)。在體外實驗顯示，其對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺滅率達99.9%，效果媲美臨床抗生素，但不存在耐藥性風險；同時，它能清除80%以上的活性氧自由基，為傷口細胞創(chuàng)造“清新環(huán)境”。而在糖尿病小鼠模型中，貼片組傷口7天表皮再生率達72.6%，是生理鹽水組的2倍多，且膠原纖維排列與正常皮膚幾乎一致。
“最關鍵的是它能‘安撫’過度活躍的免疫系統(tǒng)�！眻F隊成員、論文第一作者之一的李軒介紹，這種凝膠貼片可使傷口炎癥因子水平下降50%以上，打破“炎癥—組織壞死”的惡性循環(huán)。在感染模型中，貼片還能阻止細菌定植，避免傷口惡化。
這項研究為何能脫穎而出？國際期刊審稿人評價其“將天然產(chǎn)物與仿生材料完美結合”，并具有三大創(chuàng)新點：一是材料創(chuàng)新，將蝸牛糖胺聚糖用于創(chuàng)面修復，避免了傳統(tǒng)肝素類藥物的出血風險；其次是設計的智慧，用動態(tài)共價鍵實現(xiàn)“智能釋藥”，解決了EGCG易氧化、生物利用度低的難題；三是能同時調(diào)控感染、炎癥、再生三大病理環(huán)節(jié)，直擊糖尿病傷口的核心痛點。
“我們期待通過后續(xù)持續(xù)研究，使這款‘仿生創(chuàng)可貼’讓更多患者獲益�！眳敲饕谎芯繂T介紹，這一成果未來還可拓展至壓瘡、燒傷等難愈合創(chuàng)面治療，甚至開發(fā)成家用護理產(chǎn)品。
（吳明一供圖） |
