Nature Materials：顆粒水凝膠支架刺激免疫反應，促進傷口愈合再生
皮膚再生組織工程的一個主要目標是允許屏障功能的快速恢復，同時提高組織抗張強度和組織功能。但是，傷口趨向于以犧牲復合組織功能為代價來恢復屏障以維持生存。
近期，加州大學洛杉磯分校的Tatiana Segura和Philip Scumpia團隊在Nature Materials上發表了題為“Activating an adaptive immune response from a hydrogel scaffold imparts regenerative wound healing”的研究論文，提出了一種通過轉變交聯多肽的手性來減緩微孔顆粒水凝膠支架（MAP）降解和提高組織生長再生能力的策略。將交聯劑從L-氨基酸轉變成D-氨基酸后，MAP水凝膠（D-MAP）展現出了更加緩慢體外酶降解行為，而體內降解現象則相反。進一步研究表明，D-MAP在體內能夠引發針對D-多肽的抗原特異性免疫，提高了組織抗張能力和皮膚再生能力。
在不添加干細胞、生長因子或佐劑的情況下，D-對映體肽產生適應性免疫反應，MAP適應性的加入，增強了II型先天性和適應性免疫反應，誘導皮膚再生和毛發新生，并提高了拉伸強度（圖1）。
圖1 D-MAP通過免疫反應促進再生策略
首先，研究人員證明了D-手性多肽交聯劑削弱了MAP體外降解速率，反而促進體外降解。保持初始材料特性（例如，疏水性，篩孔大小和電荷），使用對映體肽(D-肽和L-肽)來改變降解速率。微流體技術產生了微球顆粒，并保證 L-MAP，D-MAP的強度一致（圖2a）。在體外，使用膠原酶降解L-MAP成分在幾分鐘內完全降解，D-MAP則降解慢（圖2b）；而D-MAP在體內降解較L-MAP反而更慢（圖2c~f）。
圖2 D-MAP水凝膠在SKH1無毛小鼠傷口中降解增強
接著，證明了 D-MAP水凝膠促進組織再生和毛囊新生。假性手術與L-MAP處理的小鼠組織學檢查顯示出典型的疤痕組織，表皮平，真皮層薄，膠原蛋白束水平，垂直血管和缺乏毛囊和皮脂腺（圖2c~d,g–i）；D-MAP處理或1：1-L/D-MAP處理過的組織學數據顯示具有新生組織，表皮表現出生理性起伏，并且觀察到許多未成熟的毛囊跨越愈合的全層損傷區域；另外，拉伸測試數據表明D-MAP處理的小鼠表皮抗拉強度顯著提升。
接下來，假性手術及D-MAP處理的傷口組織進行蘇木精和曙紅（H＆E）以及Masson三色染色（圖3a~f）對比，D-MAP處理傷口中形成了許多新的毛囊（圖3b,d,f），表明D-MAP可以激活毛囊新生。
圖3 D-MAP水凝膠誘導B6小鼠全層皮膚創面毛囊新生
最后，證明了D-MAP是通過刺激適應性免疫反應，促進組織再生的原理。體內模型（圖4a~b）及免疫相關的骨髓細胞和巨噬細胞結果（圖4e~l）均顯示D-多肽的抗原特異性免疫，促使免疫細胞在D-MAP中的聚集，引發強效免疫反應的同時還能促進D-MAP的降解。重要的是，MAP水凝膠支架可以通過適應性免疫激活再生毛囊結構，促進組織再生。（圖5）
圖4 髓細胞募集不需要模式識別受體的肽識別
圖5 D-MAP通過適應性免疫誘導抗體反應和募集髓樣細胞
總之，D-MAP水凝膠通過調節特定的組織免疫反應，使傷口修復朝著再生方向發展而不是生產疤痕組織或異物反應。這種通過生物材料刺激免疫反應的策略，可能成為生物材料未來非常具有潛力的發展方向。
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信息來源: EFL EngineeringForLife
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