基于载药明胶微球的温敏水凝胶促进糖尿病小鼠伤口愈合的研究

发布时间：2020-04-19 14:13

【摘要】：糖尿病是一种世界普遍性的公共卫生问题,2015年全球糖尿病人数为4.15亿,2040年这个数据将达到6.42亿。糖尿病患者皮肤损伤微观病理学表现主要是细胞表型异常,包括细胞有丝分裂的潜能降低,失去对周围环境应答的能力。最终导致创伤部位表皮细胞和成纤维细胞增殖能力减弱,且不能向伤口部位有效迁移并覆盖创面,这是糖尿病患者伤口长时间不能愈合的原因。在糖尿病损伤中发现基质金属蛋白酶(MMPs)过量表达,高水平的MMPs对表皮细胞迁移产生负面影响,并延缓再上皮化。目前对糖尿病创伤愈合的疗法存在一些缺陷和不足,自身免疫学问题、时效问题、引入外源病原微生物和成本问题成为了以上治疗方法在治疗中的障碍。姜黄素来源于植物姜黄,具有抗炎,抗氧化,抗菌,抗肿瘤和抗糖尿病的药理作用。其能够通过其抗炎,抗氧化和促进细胞迁移的作用,能够促进皮肤创伤愈合。但由于其水溶性差,生物不稳定,生物利用度差等限制了应用。纳米技术的发展,为姜黄素的应用提供了新的思路,通过纳米化,可以有效的提高姜黄素的生物利用度。但姜黄素是一把双刃剑,其在较高浓度时,能够诱导细胞凋亡,因此,如何实现姜黄素在生理条件下可控释放,提高姜黄素分子的生物利用度,是本课题关注的重点。本课题通过姜黄素分子纳米化,提高姜黄素的生物利用度,并且将其包载于明胶微球,形成对MMPs响应性释放的载药体系。明胶载药体系与温敏水凝胶结合形成对体表温度响应并形成凝胶结构贴合创口的皮肤创伤治疗体系。首先,姜黄素经过纳米化后,其粒径分布在50-100nm的范围内,呈球形,分布均匀,并且其水溶性得到很大的提升,并且可以检测到荧光自淬灭现象。姜黄素纳米颗粒相对于姜黄素分子,其对成纤维细胞和表皮细胞毒性增强。另外在细胞内吞试验中,姜黄素纳米颗粒相比于姜黄素分子在BJ和HaCaT细胞内有着更高的阳性率。其次通过把姜黄素纳米颗粒包载于使用戊二醛交联的明胶微球中。所得到明胶微球呈规则的球形,颗粒大小均匀,没有粘连和聚集现象。明胶微球分布于2.5-5微米区间范围的明胶微球比例接近于30%,10微米以上的明胶微球所在比例是20.19%,与没有搭载姜黄素纳米颗粒的空白明胶微球相比,其粒径并没有明显升高。姜黄素纳米颗粒明胶微球的载药量和包封率分别是94.82±0.52%和24.75±3.18%。姜黄素纳米颗粒颗粒对MMP9有良好的响应性,并且随着浓度的升高,释放作用加强,而在1nM到10nM的浓度范围内,姜黄素释放率呈指数级增加,至20nM到50nM的范围内,这种增加停止。随着作用时间延长,姜黄素的释放量在增加,而且其释放量在24h时达到73.69±2.08%。经MMP9作用的明胶微球,姜黄素纳米颗粒释放,其对细胞毒性介于姜黄素分子和姜黄素纳米颗粒之间,对过氧化氢引起的成纤维细胞和表皮细胞的氧化应激反应的阻断作用强于姜黄素分子,并且有拮抗细胞凋亡的作用。其对细胞迁移作用介于姜黄素纳米颗粒和姜黄素分子之间。再次,制备温敏水凝胶,有利于覆盖创口表面,通过把不同浓度的普朗尼克F127和F68溶解到生理盐水中,获得温敏水凝胶。其中20%的F127和6%的F68生理盐水溶液,相变温度是32.97℃,以此为母液,添加浓度为4.04μg/mL姜黄素纳米颗粒明胶微球,其相变温度是32.5℃。F127和F68在0.1-1000μg/mL的浓度范围内,BJ和HaCaT细胞存活率都保持在80%以上,对BJ和HaCa T细胞具有良好的生物相容性。最后,将温敏水凝胶和姜黄素纳米颗粒明胶微球复合物应用于链脲佐菌素糖尿病小鼠模型背部全层皮肤创伤模型。姜黄素纳米颗粒明胶微球组小鼠伤口愈合速度明显快于温敏水凝胶组和姜黄素组,第18天时,它们的相对伤口面积分别是38.89%,17.47%和4.93%。温敏水凝胶组在20天时,没有出现完整的再表皮化,姜黄素组在20天时出现再表皮化,姜黄素明胶微球组在10天出现再表皮化,20天接近正常表皮组织的形态。姜黄素明胶微球有促进表皮细胞和成纤维细胞细胞迁移到创口的作用。经过免疫组化和胶原染色,可观察到,相对于对照组,姜黄素明胶微球有改善胶原蛋白分布,增强ki67和CD31表达,并且降低MMP9表达的作用。综上所述,本课题基于糖尿病创伤模型基因表达以及姜黄素分子药理作用,设计出将姜黄素分子经过纳米化,然后包载于明胶微球中,形成对伤口高表达的MMP9响应的载药体系,并且复合温敏水凝胶构建创伤敷料,对实验动物体表温度响应而形成水凝胶的,贴敷于皮肤表面。实验表明,该复合体系能够显著加快糖尿病小鼠全层皮肤创伤模型伤口的愈合,并且对ki67、CD31和MMP9分子表达有一定影响作用。本实验为难愈合性伤口的治疗,提供了一个新的思路和治疗手段。
【图文】：

创伤,表皮,表皮细胞,中高

军事科学院博士学位论文复的进展过程中，MMP 有不可替代的作用，可是在过程中，其发挥着消极作用。基质金属蛋白ses-1，MMP-1）在皮肤创伤后第 1 天达到峰值，发到创伤中心的作用，随后逐渐下降，直至再表皮化完对创伤愈合非常重要，相反，在不同种类的慢性难愈间段的高表达。基质金属蛋白酶-8（MMP-8）由创伤细胞和巨噬细胞合成，在慢性难愈合性伤口处高表达口愈合产生不良影响62。基质金属白酶-2 和 9（MM口边缘，MMP-2 通过裂解层黏连蛋白 322（laminni。在慢性难愈合性创伤中，MMP-2 和 MMP-9 表达升基质的作用影响创口早期肉芽组织的构建，，另外 M抑制细胞增殖63-65。

姜黄素,分子式

能良好86-88。方法对慢性难愈合性创伤有一定的治疗作用，同时又疫学问题、时效问题、引入外源病原微生物和成本问床实践中的障碍。在皮肤创伤的治疗中，是不是应该创口周围细胞活化并且迁移到创口部位，形成新的皮种有效的疗法，如何在以上方法中寻找一种或者多种肤创伤治疗的发展方向。相关天然活性药物分或者植物提取物为基础的产品，在创伤愈合中的应近年来越来越多的实验证据表明，这些传统的疗法在中它们促进伤口愈合的主要机制包括，植物化合物的物的作用89。中性粒细胞和巨噬细胞介导的炎症作，复合外来微生物的作用，产生大量的氧自由基。自造成二次伤害，并延缓伤口愈合。因此具备抗菌活性性化合物，可能在创伤愈合中发挥重要作用。
【学位授予单位】：军事科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R965

【相似文献】