上海交大路慶華教授團(tuán)隊 Adv. Sci.：一種基于點擊化學(xué)制備的纖連蛋白修飾型細(xì)胞層用于傷口修復(fù)

2024-01-10 來源：高分子科技

作為一種活性修復(fù)材料，細(xì)胞層通過模仿天然組織的結(jié)構(gòu)和功能，在生物相容性、促進(jìn)細(xì)胞遷移和增殖等方面具有潛在的優(yōu)勢，這對于傷口愈合至關(guān)重要。然而，普通細(xì)胞層在傷口愈合的某些階段可能不如特定藥物或者生化成分治療效果好。考慮到這一點，路慶華教授團(tuán)隊通過使用生物相容的點擊化學(xué)法在細(xì)胞層表面引入纖連蛋白，創(chuàng)新性地結(jié)合了生物活性分子纖連蛋白和細(xì)胞層在傷口愈合方面的雙重優(yōu)勢，同時規(guī)避了傳統(tǒng)敷料可能帶來的潛在細(xì)胞毒性和免疫原性問題。

近期，該團(tuán)隊巧妙地通過光熱響應(yīng)策略收獲細(xì)胞層，并在此基礎(chǔ)上制備了纖連蛋白修飾型細(xì)胞層（FACS），以增強(qiáng)其傷口愈合能力。為此，他們首先通過非天然糖的代謝糖工程技術(shù)在細(xì)胞層表面標(biāo)記疊氮基團(tuán)（N₃），然后將含有二苯并環(huán)辛烯（DBCO）和纖連蛋白的結(jié)合物（DBCO-Fibronectin）通過點擊化學(xué)法與N₃相連（圖1-2）。隨后的生物學(xué)評價顯示，FACS的制備表現(xiàn)出良好的生物相容性，且纖連蛋白的修飾增強(qiáng)了細(xì)胞增殖和遷移的能力（圖3）。體內(nèi)傷口愈合實驗確認(rèn)了FACS的愈合效果（圖4）。它不僅具有普通細(xì)胞層1.46倍的傷口愈合率，而且減少了炎癥細(xì)胞的浸潤，促進(jìn)了毛囊和血管的再生，并且促進(jìn)了膠原蛋白的沉積。該工作以“Fibronectin connecting cell sheet based on click chemistry for wound repair”為題發(fā)表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2023, 2306746）。上海交通大學(xué)徐偉博士和何朦博士為論文共同第一作者，上海交通大學(xué)路慶華教授為論文通訊作者，該工作得到了國家自然科學(xué)基金項目的資助。

圖1. a）通過點擊化學(xué)將纖連蛋白修飾到細(xì)胞層表面的示意圖。b）使用AF488 DBCO和 Hoechst 33342進(jìn)行梯度濃度染色（0、25、50 和100 μM）的標(biāo)記在細(xì)胞層表面的N₃-glucose的熒光圖像。c）相應(yīng)的流式細(xì)胞分析圖和d）平均熒光強(qiáng)度。e）通過CCK-8測量的在不同N₃-glucose標(biāo)記時間節(jié)點的細(xì)胞存活率。

圖2. a）DBCO-Fibronectin的合成路線。b) 纖連蛋白和 DBCO-Fibronectin的紅外光譜。c）FACS收獲過程的光學(xué)圖像。d）通過AO/EB 染色的FACS細(xì)胞活性的熒光圖像。e）通過N-鈣粘蛋白（紅色）和DAPI（藍(lán)色）染色的FACS免疫熒光圖像。f）FACS表面形貌的SEM圖像。

圖3. FACS劃痕再生實驗。 a）通過Calcein-AM染色的FACS 的代表性熒光圖像。b）細(xì)胞遷移能力的定量分析圖。

圖4. 體內(nèi)傷口愈合實驗。a）用于傷口治療的雙細(xì)胞層療法示意圖。b）不同時間節(jié)點傷口的代表性光學(xué)圖像。c）相應(yīng)的傷口愈合率。

此外，點擊化學(xué)作為生物工程中一個強(qiáng)大的平臺，能在不破壞生物系統(tǒng)完整性的溫和條件下促進(jìn)精確的共價修飾，特別是在生物功能材料設(shè)計方面具有重要影響。在傷口愈合領(lǐng)域，使用像纖連蛋白這樣的信號分子對生物材料進(jìn)行功能化至關(guān)重要，因為它們模仿了身體的自然愈合過程，從而增強(qiáng)了這些材料的愈合功效。該團(tuán)隊采用點擊化學(xué)法將纖連蛋白與細(xì)胞層偶聯(lián)在一起而不改變其生物活性，展現(xiàn)了這項技術(shù)的強(qiáng)大力量和創(chuàng)新傷口愈合解決方案的內(nèi)在潛力。因此，這項工作的另一個重要優(yōu)勢是它實現(xiàn)了細(xì)胞層的功能可定制化。即，點擊化學(xué)的高選擇性和高效率允許在細(xì)胞層上引入各種功能基團(tuán)，以實現(xiàn)特定的治療功能，如止血和抗菌特性。這一策略不僅為治療各種復(fù)雜傷口提供了更有針對性的解決方案，而且為將來設(shè)計更復(fù)雜和多功能的細(xì)胞層敷料提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202306746

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（責(zé)任編輯：xu）

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