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为解决大面积创伤皮瓣移植中缺血坏死难题，研究人员开展了关于微环境适应性纳米医学 MXene 对皮瓣存活影响的研究。结果发现 MXene 可降低缺血皮瓣坏死面积，促进血管生成等。这为解决皮瓣缺血坏死问题提供了新策略。
在外科手术领域，皮瓣移植是修复皮肤损伤、恢复其完整性和功能的重要手段。然而，术后远端缺血坏死这一并发症却像一道难以跨越的障碍，严重限制了皮瓣移植的临床应用。目前，临床上还没有有效的治疗方法来解决这一问题，这使得寻找新的策略来提高远端缺血皮瓣的存活率成为当务之急。在这样的背景下，温州医科大学的研究人员展开了一项极具意义的研究，他们聚焦于微环境适应性纳米医学 MXene，探究其对皮瓣存活的影响。研究结果表明，MXene 能显著促进缺血皮瓣的存活，为解决皮瓣缺血坏死问题带来了新的希望。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们通过细胞实验，利用 CCK-8 法检测细胞活力，DCFH-DA 染色检测细胞内活性氧（ROS）水平等，探究 MXene 对细胞的作用。在动物实验方面，构建小鼠随机型皮瓣模型，通过 LDBF 成像观察皮瓣血供，采用 Western blotting 检测相关蛋白表达，利用 RNA 测序分析基因表达差异 。
研究结果如下：
- MXene 的表征及抗氧化能力：通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）等技术对 MXene 纳米片进行表征，发现其具有片状结构。MXene 对 ABTS*+、DPPH、?OH 和 O2·-等自由基具有良好的清除能力，且呈浓度依赖性，这表明 MXene 具有较强的抗氧化特性。
- MXene 对 OGD-HUVECs 的作用：以人脐静脉内皮细胞（HUVECs）为研究对象，用葡萄糖和氧剥夺（OGD）处理构建体外缺血皮瓣内皮细胞模型。研究发现，MXene 在一定浓度范围内对 HUVECs 无明显毒性，且能提高 OGD-HUVECs 的存活率，降低细胞内 ROS 水平，减轻氧化损伤。同时，MXene 可抑制 OGD-HUVECs 的焦亡，通过调节 NLRP3/CASP-1/GSDMD 通路，降低相关焦亡蛋白的表达水平，减少细胞死亡。此外，MXene 还能维持 OGD-HUVECs 的血管生成功能，在划痕实验和管形成实验中，促进细胞迁移和管状血管结构的形成，上调 VEGFA 和 VE-Cadherin 蛋白表达。
- MXene 对缺血皮瓣的作用：在体内实验中，研究人员向小鼠皮瓣注射不同浓度的 MXene。结果显示，合适浓度的 MXene（如 2mg/mL 和 4mg/mL）可显著提高缺血皮瓣的存活率，增强皮瓣的血液供应，促进胶原重塑，减少胶原损伤。免疫荧光染色和 Western blotting 等实验表明，MXene 能促进缺血皮瓣的血管生成，增加 CD31/α-SMA 阳性血管数量，上调 VEGFA、VE-Cadherin 和 HIF-1α 等促血管生成蛋白的表达。此外，MXene 还能抑制缺血皮瓣内皮细胞的氧化应激和焦亡，降低 ROS 积累和 MDA 水平，减少焦亡相关蛋白的表达。
- MXene 处理诱导的 mRNA 差异表达：对 MXene 处理和未处理的皮瓣皮肤组织进行 RNA 测序分析，发现 MXene 处理导致 616 个基因上调，1142 个基因下调。KEGG 和 GO 富集分析显示，这些差异表达基因涉及 PI3K-Akt 信号通路、NOD 样受体信号通路等多条与缺血皮瓣存活相关的信号通路，以及血管成熟、焦亡、伤口愈合等多个生物学过程。
- MXene 激活 PI3K-Akt 信号通路：研究发现，MXene 能激活缺血皮瓣中的 PI3K-Akt 信号通路，恢复 p-Akt 和 p-PI3K 的表达水平。使用 PI3K-Akt 通路抑制剂 LY294002 处理后，MXene 促进皮瓣存活和血管生成的作用被逆转，表明该通路在 MXene 的治疗效果中起着关键作用。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功制备了具有良好生物相容性的多酶活性 MXene 纳米片。MXene 在体外通过清除 ROS、抑制焦亡，促进 HUVECs 的存活、迁移和血管生成；在体内通过激活 PI3K-Akt 信号通路，调节细胞 ROS 水平，减少真皮内皮细胞焦亡和促炎细胞因子水平，促进血管生成和胶原沉积，从而恢复皮瓣活力。该研究为使用 MXene 提高缺血皮瓣存活率提供了重要的理论基础，为治疗缺血皮瓣坏死及其他缺血相关组织损伤提供了新的策略，有望推动纳米医学在缺血性疾病治疗领域的发展 。
