昆明植物所在天然多糖水凝胶修复糖尿病难愈合创面的研究中取得重要进展

　　

　　糖尿病足溃疡（Diabetic Foot Ulcers, DFUs）简称糖尿病足，是糖尿病常见的高危并发症。统计显示，约20%~35%的糖尿病患者受到不同程度的足部溃疡影响，严重时可导致患者截肢，而罹患糖尿病足的患者的5年死亡率是普通糖尿病患者的2.5倍。糖尿病治疗费中高达三分之一的支出用于下肢溃疡的治疗上。糖尿病足溃疡给数以亿计的糖尿病患者带来严重的健康威胁，同时造成了沉重的社会经济负担。目前，临床及在研的治疗糖尿病足的药物主要包括抗生素类、炎症控制药物、神经性药物、皮肤替代品类、生长因子类以及敷料等药物。由于糖尿病足的病理机制的复杂性，临床上仍亟需安全有效的新型治疗药物。

　　针对心脑血管、糖尿病及其并发症等重大疾病中未被满足的临床需求，中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室吴明一研究团队聚焦于天然多糖的结构与功能的关键科学问题，开展天然聚糖及其衍生物的结构解析、合成优化、构效关系、药理机制及其成药性等应用基础研究，以期为天然糖类创新药物的研发与临床转化提供科学依据。该团队近期从白玉蜗牛粘液中发现一种天然多糖基粘合剂（dried Snail Mucus Gel, d-SMG），其具有组织粘附力强、生物相容性好、可生物降解等优良性能，能够显著愈合正常大鼠和糖尿病鼠的皮肤创面伤口，为一种新型的医用组织粘合剂（Nature Communications, 2023, 14: 396）。进一步的物质基础研究发现，该天然粘合剂所含的新型糖胺聚糖类多糖物质AFG（Achatina fulica glycosaminoglycan, AFG），是其有效活性成分（Nature Communications, 2023, 14: 396），而该类糖胺聚糖因无抗凝活性在外用时不会给伤口创面带来出血风险（Carbohydrate Polymers, 2020, 247:116682）。 

　　近日，该团队通过共价交联的方法设计并合成了一种由糖胺聚糖（AFG）与甲基丙烯酰化明胶（GelMA）组成的新型水凝胶。AFG/GelMA水凝胶具有良好的稳定性、生物相容性以及生物可降解性。该水凝胶分别单次给予糖尿病大鼠和db/db糖尿病小鼠皮肤创面伤口后，可以显著促进伤口部位的肉芽组织增厚、血管新生和胶原沉积。 

 

图1 多糖水凝胶AFG/GelMA能显著促进db/db糖尿病小鼠皮肤创面的愈合 

　　进一步的糖尿病慢性伤口愈合的可能机制研究表明，该多糖水凝胶能显著下调炎症以及趋化因子介导的信号通路的相关基因表达，减少p-IKKβ/α、p-IκB以及p-p65等相关的蛋白磷酸化水平，降低促炎性细胞因子IL-6、TNF-α和IL-1β的表达水平。该多糖水凝胶可能通过下调NF-κB信号通路，促进巨噬细胞向抗炎表型M2表型极化，降低创面伤口局部慢性炎症反应，促使慢性伤口从炎症期加速向增殖期过渡，从而修复糖尿病难愈合伤口创面。 

 

图2 AFG/GelMA水凝胶设计、合成及其愈合糖尿病慢性伤口的机制示意图。 

　　该研究成果为新型多糖AFG水凝胶促进伤口愈合的进一步开发应用奠定了理论基础，亦为临床难治愈的糖尿病足溃疡等皮肤疾病的治疗提供了新思路。相关研究成果以Snail-inspired AFG/GelMA hydrogel accelerates diabetic wound healing via inflammatory cytokines suppression and macrophage polarization为题，在线发表在国际知名期刊Biomaterials上（Biomaterials, 2023, 299: 122141）。吴明一专题组的周志鹏博士与邓拓博士研究生为该研究论文的共同第一作者，吴明一研究员为通讯作者。此外，此愈合皮肤伤口的水凝胶相关知识产权已申请发明专利保护（ZL 202010167872.2和CN 202210086808.0）。该研究工作得到了国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、国家自然科学基金、云南省科技厅与中国科学院等项目的资助，还得到了上海臻臣化妆品有限公司的大力支持。 

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