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pH响应的金属-有机框架微针贴片，用于铁死亡介导的抗瘢痕治疗

MEMS 2023-03-28 00:00

增生性瘢痕是一种异常的组织纤维增生性创面愈合疾病，给全球卫生医疗系统带来了沉重的负担。到目前为止，现有的抗瘢痕治疗方法均难以取得令人满意的临床效果。因此，迫切需要开发有效的瘢痕治疗新策略。铁死亡是一种依赖铁离子的新型细胞死亡形式，近年来在铁代谢紊乱疾病的研究中引起了广泛的关注。近日，研究团队发现增生性瘢痕来源成纤维细胞的铁代谢途径发生改变，使其对铁死亡更加敏感。因此，对基于铁死亡的抗瘢痕纳米药物递送系统的设计和开发具有重要的研究意义与应用价值。金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）是一类由金属离子和有机配体组成的新型自组装晶体材料，具有高比表面积、可变孔径、高包封效率和结构多样性等优点，在近些年被广泛应用于构建多功能药物递送体系。

基于上述研究背景，西北工业大学材料学院尚利教授团队设计出了一种pH响应的MOF微针贴片用于铁死亡介导的抗瘢痕治疗。相关结果近期以“Ferroptosis-Mediated Synergistic Therapy of Hypertrophic Scarring Based on Metal–Organic Framework Microneedle Patch”为题发表在材料领域顶级期刊Advanced Functional Materials上。
研究者将具有超小尺寸的银纳米团簇（AgNCs）和中草药葫芦巴碱（TRG）原位包封于沸石咪唑类框架材料8（ZIF-8）中，制备得到的AgNCs/TRG/ZIF-8复合材料在肌成纤维细胞内表现出良好的生物相容性和pH响应性。

图1 AgNCs/TRG/ZIF-8复合材料的制备及表征


AgNCs/TRG/ZIF-8复合材料的降解释放能够清除瘢痕成纤维细胞内谷胱甘肽，产生活性氧，引起脂质过氧化物累积，并抑制GPX4酶活性，协同诱导细胞发生铁死亡。

图2 AgNCs/TRG/ZIF-8介导的铁死亡抗瘢痕机制


此外，制备的AgNCs/TRG/ZIF-8微针贴片针尖尖锐，阵列均一，具有较强的力学性能和生物可降解特性。

图3 GelMA/AgNCs/TRG/ZIF-8微针贴片的制备过程及表征


最后，由甲基丙烯酸酰化明胶（GelMA）制成的AgNCs/TRG/ZIF-8微针贴片在活体水平上对兔耳增生性瘢痕表现出了显著的疗效，显著优于传统的瘢痕治疗策略。

图4 GelMA/AgNC/TRG/ZIF-8微针贴片的抗瘢痕疗效


综上所述，该研究构建了一种基于MOF微针贴片的新型多功能纳米生物材料，可以协同诱导细胞发生铁死亡，进而实现对增生性瘢痕的有效治疗。该疗法能够降低单个药物的使用剂量，具有显著的协同效应，可以在增强疗效的同时极大地缩短治疗周期。此外，这种疗法具有多靶点效应，副作用小，不易产生耐药性。该研究提出的“铁死亡抗瘢痕疗法”为人类纤维化皮肤疾病的治疗提供了一种新策略，具有潜在的临床应用前景。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202300575


延伸阅读：

《给药应用的微针专利态势分析-2020版》

《水凝胶技术及市场-2022版》


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