西南交通大學魯雄教授課題組：多功能電活性仿生支架用于皮膚傷口修復

【前言】

傷口組織再生過程涉及了多種生理信號的協同作用，在傷口再生過程中扮演著重要的角色。生理電信號在傷口再生過程中可以調控細胞行為并促進組織再生；過量的活性氧/自由基將會導致傷口處產生氧化應激，誘導細胞的氧化損傷阻礙再生。因此，為了加速傷口愈合，采用活性材料協調生理信號對促進組織再生具有重要的意義。

【成果簡介】

西南交通大學魯雄教授課題組采用多巴胺還原并修飾氧化石墨烯的策略，得到了兼具導電性、抗氧化性、以及良好分散性的半還原氧化石墨烯（pGO）納米片。然后將該納米片引入到殼聚糖和絲素蛋白形成的天然高分子中，成功制備了具有電活性及抗氧化性的仿貽貝多功能電活性和抗氧化仿生支架。體內動物實驗證明該進皮膚傷口組織再生。該研究成果以題為“Mussel-Inspired Electroactive and Antioxidative Scaffolds with Incorporation of Polydopamine-Reduced Graphene Oxide for Enhancing Skin Wound Healing”發表在ACS Applied Materials & Interface上（DOI: 10.1021/acsami.8b18931）。該論文由唐鵬飛碩士和韓璐博士共同完成。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。

【圖文簡介】

圖1 具有電活性和抗氧化性的pGO-CS/SF復合支架的設計

（a）多巴胺在氧化過程中修飾并還原氧化石墨烯

（b）采用雙交聯策略制備具有良好電活性和抗氧化性的pGO-CS/SF支架

（c）pGO-CS/SF支架調控傷口組織再生過程

圖2 高通量電刺激C2C12細胞

（a）體外高通量電刺激裝置示意圖

（b）電刺激7天后的C2C12在pGO-CS/SF支架（導電）和CS/SF支架（不導電）上的熒光染色照片

（c）在不同支架表面和不同電壓下的C2C12細胞的縱橫比的變化

（d）C2C12細胞在不同電刺激條件下的增殖情況

圖3 ?通過熒光染色分析pGO的體外抗氧化活性

（a）無H₂O₂刺激時，不同濃度pGO處理后巨噬細胞（RAW264.7細胞）中的活性氧水平

（b）在H₂O₂刺激時，不同濃度pGO含量處理后RAW264.7細胞中的活性氧水平

圖4 pGO-CS/SF支架在體內抗氧化活性表征

（a）DHE染色標記傷口處的活性氧

（b）免疫熒光染色分析傷口處炎癥反應（藍色：DAPI；紅色：CD68）

圖5 pGO-CS/SF支架促進皮膚傷口組織再生

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（a）傷口缺損再生模型

（b）不同時間下傷口的面積閉合率

（c）不同時間下傷口缺損處的照片

（d）21天后傷口組織的H&E染色分析

【小結】

本研究將多巴胺還原的氧化石墨烯（pGO）引入殼聚糖/絲素蛋白（CS/SF）基體中，并通過雙交聯和冷凍干燥技術制備了具有電活性、以及抗氧化性的可用于傷口修復的支架材料（pGO-CS/SF）。該支架具有良好的力學性能和生物相容性。多巴胺還原的氧化石墨烯（pGO）賦予支架良好的導電性以響應生理電信號，同時pGO表面修飾的兒茶酚官能團也可以清除炎癥反應產生的如活性氧/自由基等的氧化性物質，能夠避免氧化應激造成的傷口愈合緩慢的情況。體內皮膚缺損實驗證明，該pGO-CS/SF支架能夠協調皮膚再生過程中的生理電信號和氧化應激信號，從而有效的促進皮膚傷口組織再生。

文獻鏈接：Mussel-Inspired Electroactive and Antioxidative Scaffolds with Incorporation of Polydopamine-Reduced Graphene Oxide for Enhancing Skin Wound Healing?(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019, DOI: 10.1021/acsami.8b18931)。

本文由西南交通大學魯雄教授課題組供稿，材料人編輯部Alisa編輯。

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