《ACS Nano》中科院韓東/敖卓：黃芪多糖水凝膠負載姜黃素封裝的牛膝超分子加速傷口愈合

各位熱愛科研的小伙伴們，今天為大家介紹的是2025年發(fā)表在《ACS Nano（IF=15.8） 》 的研究文章，該文章由中國科學院納米科學與技術(shù)中心韓東、敖卓團隊 完成。文章題為 Astragalus Polysaccharide Hydrogels with Drug-Carrying Super Self-Assembly from Natural Herbs Promote Wound Healing 。該團隊開發(fā)了一種可注射的光交聯(lián)復合水凝膠——氧化黃芪多糖和羧甲基殼聚糖/甲基丙烯酸海藻酸鹽和鎂離子水凝膠（OAPS-CMC/SAMA-Mg2+，OCS），負載姜黃素（Cur）封裝的牛膝（Achyranthes bidentata）超分子自組裝體（NX SSA）（NX@Cur）——稱為OCS/NX@Cur，以協(xié)同加速皮膚修復。

文章概況

免疫微環(huán)境調(diào)控是創(chuàng)面愈合的核心環(huán)節(jié)，開發(fā)具有免疫調(diào)節(jié)功能的傷口敷料對促進修復至關(guān)重要。本研究構(gòu)建了一種可注射光交聯(lián)復合水凝膠 OCS/NX@Cur，由氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負載姜黃素（Cur）封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur）組成。OCS 水凝膠基質(zhì)憑借黃芪多糖的抗炎特性調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，NX@Cur 通過 Cur 的抗氧化與促血管生成作用加速膠原沉積。細胞實驗和大鼠全皮膚缺損模型證實，該復合水凝膠可顯著抑制炎癥反應、促進血管新生及膠原有序重構(gòu)，從而加速肉芽組織形成與再上皮化。研究表明，OCS/NX@Cur 通過 “巨噬細胞極化 - 膠原代謝 - 血管網(wǎng)絡重建” 的級聯(lián)機制實現(xiàn)多靶點協(xié)同治療，為天然多糖與中藥自組裝體在創(chuàng)面修復中的聯(lián)合應用提供了新策略。

主要內(nèi)容

一、研究背景與目標

傷口愈合是涉及止血、炎癥、增殖和重塑的復雜過程，其中免疫微環(huán)境的調(diào)控是關(guān)鍵。現(xiàn)有研究表明，免疫微環(huán)境失衡會導致傷口停滯于炎癥期，阻礙愈合并引發(fā)纖維化或疤痕。水凝膠因具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和生物相容性，在組織工程中應用廣泛，而天然多糖（如黃芪多糖，APS）和中藥活性成分（如姜黃素，Cur）的引入可賦予其獨特的生物活性。然而，Cur 的低水溶性、穩(wěn)定性差及毒性限制了其應用，而中藥成分的自組裝特性為解決這一問題提供了新思路。

本研究由中國科學院納米科學與技術(shù)中心團隊發(fā)表于《ACS Nano》，開發(fā)了一種可注射光交聯(lián)復合水凝膠 —— 氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負載姜黃素封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur），即 OCS/NX@Cur，旨在通過協(xié)同作用加速皮膚修復。

二、材料設(shè)計與制備方案

OCS 水凝膠基質(zhì)構(gòu)建

成分：氧化黃芪多糖（OAPS）、羧甲基殼聚糖（CMC）、甲基丙烯酸鈉海藻酸鹽（SAMA）、鎂離子（Mg2?）。

交聯(lián)機制：OAPS 的醛基與 CMC 的氨基通過希夫堿反應形成可注射水凝膠，紫外光照射進一步共價交聯(lián)固化，實現(xiàn)與組織的牢固結(jié)合。

NX@Cur 超分子自組裝體制備

牛膝（NX）通過超自組裝工藝形成微球結(jié)構(gòu)，利用薄膜分散技術(shù)將 Cur 裝載至 NX SSA 中，增強藥物分散性。

復合水凝膠構(gòu)建

將 NX@Cur 包裹于 OCS 水凝膠中，形成 OCS/NX@Cur 復合物，實現(xiàn)藥物的緩慢控釋。

三、核心實驗結(jié)果與分析

材料表征與性能

NX@Cur：成功制備出具有載藥能力的超分子自組裝體，粒徑均一，Cur 包封率高（圖 1）。

OCS/NX@Cur 水凝膠：具備良好的粘附性、力學性能（拉伸、抗壓強度）、降解可控性，藥物釋放曲線顯示 Cur 在酸性微環(huán)境中可持續(xù)釋放，釋放周期為常規(guī)載體的 5 倍（圖 2）。

細胞與動物實驗驗證

生物相容性：體外細胞實驗和大鼠全皮膚缺損模型顯示，OCS/NX@Cur 無細胞毒性，體內(nèi)無炎癥反應（圖 3）。

抗炎與抗氧化：顯著降低炎癥因子（如 iNOS）表達，清除活性氧（ROS），調(diào)節(jié)巨噬細胞向 M2 型極化（圖 4）。

促血管生成與細胞遷移：促進血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）分泌，加速成纖維細胞和內(nèi)皮細胞遷移，誘導新生血管形成（圖 5）。

創(chuàng)面修復效果：大鼠模型中，OCS/NX@Cur 組傷口愈合速度顯著快于對照組，肉芽組織形成、膠原沉積（I 型膠原有序排列）及再上皮化進程加速（圖 6-8）。組織學染色（H&E、Masson、天狼星紅）顯示，該組創(chuàng)面纖維化程度低，血管密度高（圖 7-9）。

四、作用機制與創(chuàng)新點

協(xié)同治療機制

OCS 水凝膠通過下調(diào) iNOS 表達發(fā)揮抗炎作用，同時 NX@Cur 釋放的 Cur 促進血管生成，兩者形成雙重協(xié)同。

M2 型巨噬細胞極化激活 TGF-β/Smad 通路，促進成纖維細胞合成 I 型膠原，協(xié)同 VEGF 分泌增強血管網(wǎng)絡重建，形成 “巨噬細胞極化 - 膠原代謝 - 血管生成” 級聯(lián)效應（圖 10）。

技術(shù)創(chuàng)新

利用中藥成分自組裝特性，解決 Cur 水溶性和穩(wěn)定性問題，實現(xiàn)藥物控釋與炎癥周期匹配。

天然多糖水凝膠與超分子自組裝體的非共價結(jié)合，既抑制藥物突釋，又快速中和 ROS，提升治療效率。

五、結(jié)論與轉(zhuǎn)化前景

本研究開發(fā)的 OCS/NX@Cur 復合水凝膠通過多靶點協(xié)同作用（抗炎、抗氧化、促血管生成、膠原重構(gòu)），顯著加速創(chuàng)面愈合，為天然多糖和中藥自組裝體在組織工程中的應用提供了新范式。其天然成分、可控釋放特性及優(yōu)異的生物相容性，使其具備臨床轉(zhuǎn)化潛力，有望成為創(chuàng)面修復領(lǐng)域的新型治療策略。

小結(jié)

材料設(shè)計與性能：成功制備了具有三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的 OCS 水凝膠，其與 NX@Cur 超分子自組裝體結(jié)合后，展現(xiàn)出良好的生物相容性、力學性能及 pH 響應性藥物控釋能力，Cur 釋放周期可達常規(guī)載體的 5 倍，與傷口炎癥進程精確匹配。

作用機制：OCS/NX@Cur 通過雙重協(xié)同作用促進愈合：

OCS 水凝膠下調(diào) iNOS 表達，抑制炎癥反應，同時誘導巨噬細胞向 M2 型極化；

NX@Cur 釋放的 Cur 激活 VEGF 介導的血管生成，并通過 TGF-β/Smad 通路促進成纖維細胞合成 I 型膠原，實現(xiàn)膠原有序重塑。

轉(zhuǎn)化價值：該復合水凝膠結(jié)合了天然多糖的生物活性與中藥自組裝體的載藥優(yōu)勢，突破了合成材料免疫調(diào)節(jié)能力不足的局限，為創(chuàng)面治療提供了兼具理論創(chuàng)新與臨床轉(zhuǎn)化潛力的新范式，有望應用于慢性傷口或難治性組織缺損的修復。

https://doi: 10.1021/acsnano.5c03744.

來源：Yolen學術(shù)