皮肤是人类免疫系统的一道天然屏障，保护机体免受外界环境的各种威胁。一旦受损，伤口将成为病原体侵入人体的“快捷通道”，引发各种感染性疾病，严重时还会导致死亡。而我们平日里赖以生存的氧气，参与了伤口愈合过程中机体免疫反应、细胞增殖、血管生成等重要的生理活动。
在糖尿病溃疡创面（DUs）中也不例外，长期缺氧是糖尿病创面的主要特征，由于血管受损和炎症加剧，导致伤口含氧量低，进而严重阻碍了伤口愈合过程。因此，给创面内细胞进行持续的供氧亦是一种加速糖尿病溃疡愈合的方法，可是目前的氧疗方法不能为创面内细胞提供足够长时间的氧气以促进糖尿病溃疡愈合。
美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究团队针对这一局限开发了一种氧气释放系统。结果表明，仅依靠递氧系统增强了皮肤成纤维细胞增殖和迁移，促进了血管生成生长因子的表达和血管生成，并减轻了糖尿病伤口的炎症和氧化应激，促进糖尿病伤口愈合。
Magical神奇的持续氧合系统
该系统由氧释放微球（ORMs）和一种清除活性氧（ROS）的温敏水凝胶构成。微球的核心是稳定的PVP/H2O2复合物，壳是可生物修饰并且可以生物结合的聚合物，在最外层还包裹了一层过氧化氢酶，通过与酶相互作用，能够将微球内部的物质转化为分子氧，避免了H2O2离开微球并引起毒性问题。
研究证明它可以持续释放两周的氧气，比之前报道的其他氧气释放系统更长。为了将微球输送到糖尿病伤口，并在很大程度上将其保留在组织中，因此将其载入可注射热敏水凝胶中。一旦应用于皮肤溃疡并被病人的体温加热，会凝固成一种湿润、有弹性的凝胶。该水凝胶可以捕捉糖尿病创面中上调的ROS，还可以消除因过度释放氧气而产生的ROS，避免因过度产生ROS而诱导细胞凋亡。通过这种不断释氧并且清除上调ROS的双重作用，便可加速糖尿病创面愈合。
▲持续氧合系统的构建
科研人员对ORMs释放的氧气是否能够提高缺氧条件下的细胞存活率和皮肤细胞的迁移进行了评估。结果表明，ORMs释放的氧气能够显著地促进缺氧条件下皮肤细胞的存活率和迁移。
▲ORMs在缺氧条件下调控细胞行为
Speed加速伤口愈合为了确定持续氧合和清除ROS是否能加速糖尿病伤口愈合，作者将含有ORMs的水凝胶施用到糖尿病小鼠的全层切除伤口。结果：凝胶/ORM治疗组的伤口闭合率明显高于未治疗组和凝胶组。值得注意的是，单独使用凝胶也可以促进伤口愈合。
▲持续氧合系统加速了小鼠的伤口愈合
通过持续的氧合以及ROS清除还可有效地加速角质形成细胞的迁移和毛囊的形成，从而促进了糖尿病创面的再上皮化。表皮厚度是伤口愈合的另一个指标，在初始炎症和增殖阶段增加，在重塑阶段减少。在8d，用Gel/ORM处理的伤口表现出最厚的表皮。到16d，它变得最薄，表明持续氧合和ROS清除促进了伤口从炎症和增殖阶段到重塑阶段的愈合进程。
▲持续氧合系统促进细胞增殖和代谢
此外，为了在细胞水平上了解持续氧合和ROS清除在糖尿病伤口愈合中的作用，研究了伤口中的细胞增殖和代谢，下图显示用Gel/ORM处理的细胞显著地增加了增殖细胞的密度。
▲持续氧合系统增加增殖细胞的密度
未来展望这项研究代表了一种无需使用药物即可加速糖尿病慢性创面愈合的有效治疗方法。除了创面愈合，开发的氧气释放系统日后还可用于治疗其他缺血性疾病，如外周动脉疾病和冠心病等。并且可以进一步测试氧气释放系统，相应优化氧释放动力学和活性氧清除能力，具有广阔的应用前景。
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编辑：王宇涵周鑫
审核：姚俊宏
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