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      中藥微針補片用于創面修復

      嘉峪檢測網        2021-10-29 23:22

      中醫和中草藥在疾病治療方面具有重要的研究價值。本研究結合傳統中藥腐婢(Premna microphylla)和積雪草(Centella asiatica)提出了一種純中藥微針補片。該補片具有抗菌,抑制炎癥,促進膠原蛋白沉積和新血管生成的作用,在創面修復方面具有重要的應用價值,并有望推動中醫和中草藥在現代醫學中的發展。

       

      01、研究內容簡介

       

      意外損傷或惡意傷害通常會嚴重損害皮膚并形成難以治愈的傷口,甚至在細菌感染后導致致命的敗血病。因此,創面修復在基礎研究領域和臨床醫學中都被視為一個熱門課題。微針(MN)貼片作為一種通用技術,在傷口愈合以及疾病治療,生物傳感,皮膚疫苗接種等領域取得了許多顯著成就。與常規的藥物輸送載體相比,由于其精心設計的微結構和出色的負載能力,MN可以有效地實現所需活性藥物的負載和輸送。但是,如今被廣泛使用的MN通常是通過合成聚合物材料制造的,該材料是通過復雜的化學合成獲得的,其中包括對環境和生物不友好的有機試劑,從而增加了產生副作用的風險。另外,獲得負載的活性藥物通常要經歷一段極其嚴格的臨床試驗和殘酷的淘汰期,這限制了基于MN的醫技技術的發展。因此,與易于獲得的天然藥物結合的全新MN補片的開發和應用值得研究人員去不斷探索。

       

      中藥已被廣泛使用了數千年。據報道,發展中國家超過80%的人,甚至是發達國家的1/3人口,都采用草藥來治療包括普通感冒和慢性糖尿病在內的諸多疾病。此外,大量研究表明,中醫以及許多經典藥方在糖尿病,高血壓,癌癥,瘧疾等方面均表現出顯著成效。中藥作為中醫治療的主要手段通常作用于多個靶標,且具有多種功效,在疾病治療和亞健康改善領域越來越受到重視。盡管取得了成功,但中草藥的有效成分和有效靶點仍缺乏系統科學的研究。另外,傳統的給藥方式,包括粉碎后直接外用和患者自己煎服,均不能有效發揮中草藥的治療作用,并且嚴重受到醫療條件和外部環境的制約。自從中醫問世以來,這些弊端在很大程度上限制了中草藥的發展和傳播。在這項工作中,我們提出了一種全新的中藥微針補片(CHMN)用于促進創面修復(Fig. 1)。本研究中,受豆腐加工工藝的啟發,我們通過“鹵水點豆腐”的方法將中草藥整合到微針結構中,在精心設計的模具中構建了純CHMN補片,從而解決了這些局限性。本研究中我們使用了腐婢和積雪草兩種中草藥,通過傳統的揉捏方法從腐婢葉子中提取汁液并用植物灰分固化而制成的。由于腐婢的葉片富含果膠和各種氨基酸,因此通常通過簡單的“點鹵水”可以加工成“觀音豆腐”,并且具有清熱解毒,消腫止血的功效。此外,積雪草提取物積雪草酸(AA)已被證明可有效促進成纖維細胞中相關生長因子基因的表達,并在抗氧化,抗炎和抗衰老方面表現出卓越的性能,同時還具有抗菌活性。利用這些純中草藥的藥效,我們證明CHMN補片在傷口愈合過程中可以顯著促進新生血管,膠原蛋白和肉芽組織的形成,具有顯著的促進創面修復效果。此外,基于本工作我們相信中草藥和微針的結合將有利于中草藥和中醫在世界范圍內的發展和推廣。

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

       

      Fig. 1. Schematic diagram showing the application of CHMN patch derived from the extractives of Chinese herbs for wound healing.

       

      通過將葉片揉捏和過濾,從腐婢葉片獲得了新鮮的汁液(Fig. 2),然后將積雪草酸溶液和草木灰溶液添加到汁液中并完全混合,靜置后即可形成凝膠(Fig. 3)。CHMN的制備是通過傳統的微成型技術制造的。將混合溶液轉移到硅模具中,然后進行離心處理以將溶液沉積到微腔中以進行固化。之后,小心地從模具中分離出來,得到翠綠色的CHMN補片(Fig. 4)。

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

       

      Fig. 2. Process of the extraction of sap of Premna microphylla leaves: (a) fresh leaves of Premna microphylla; (b) fresh leaves treated with boiled water; (c) kneading the leaves; (d) mixture solution obtained by kneading; (e) filtration of the mixture solution by gauze; (f) clear fresh sap.

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

      Fig. 3. “Guanyin tofu” solidified by plant ash: (a) scheme of the solidification of pectin induced by calcium ions; (b) clear plant ash solution obtained by burning hay and filtering; (c) “Guanyin tofu” solidified by adding plant ash solution into the fresh sap.

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

       

      Fig. 4. Fabrication and characterization of the CHMN patch: (a) scheme of the fabrication process for CHMN; (b) digital photograph of the CHMN patch; (c) micrograph of the CHMN patch; (d) SEM image of the CHMN; (e) magnified SEM image of the individual MN. Scare bars are 5 mm, 500 µm, 500 µm and 100 µm in (b-e), respectively.

       

      由于整個補片由中草藥成分構成且添加了積雪草酸,CHMN補片具有良好的生物相容性和優異的抗菌性能(Fig. 5)。

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

      Fig. 5. Biocompatibility and antibacterial assays of the CHMN patch: (a, b) NIH-3T3 cells co-cultured with CHMN3 and CHMN5 at day 1 (a) and day 2 (b), cultured in a microplate as control; (c) MTT assay of NIH-3T3 co-cultured with CHMN; (d, e) antibacterial ability of CHMN3 and CHMN5 testified by co-culture with E. coli (d) and S. aureus (e), PBS solution chosen as control; (f) the corresponding statistics of bacterial survival rate.

       

      此外,CHMN補片可以有效促進創面修復,并且具有抑制炎癥反應,促進膠原沉積和促進新生血管的功效(Fig. 6和Fig. 7)。

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

      Fig. 6. (a) Representative images of the wounds from day 0 to day 9 with different treatment. (b) Wound repair rate characterized by wound area from day 0 to day 9. (c) H&E staining of wounds with different treatment at day 9. (d) Quantitative analysis of granulation tissue thickness at day 9. **p < 0.01, ns: not significant. Scale bars are 5 mm in (a) and 1 mm in (c), respectively.

       

      中藥微針補片用于創面修復|Bioactive Materials

      Fig. 7. Characterization of proin?ammatory factors, collagen deposition, and neovascularization: (a) immunostaining of IL-6 at granulation tissues in different groups; (b) collagen deposition analyzed by Masson’s trichrome staining after 9 days; (d) double immunofluorescence staining (CD31 and α-SMA) for neovascularization in different groups. Scale bars are 100 μm.

       

      綜上所述,我們開發了一種基于兩種中藥的CHMN補片,具有促進傷口愈合的優異療效。微針由簡單物理方法獲得的可固化的中草藥汁液組成,不僅保留了中草藥的活性,而且消除了復雜的化學處理所引起的副作用。此外,通過整合從積雪草中提取的積雪草酸,CHMN在抗菌,抑制炎癥,膠原蛋白沉積,血管生成和組織重建方面具有出色的性能。這些功能使CHMN補片在臨床傷口愈合方面具有巨大潛力。同時,中草藥與先進技術的結合將促進中草藥和中醫在現代醫學中的推廣和發展。

       

      02、論文第一/通訊作者簡介

       

      第一作者:池俊杰

      博士、溫州醫科大學附屬第一醫院轉化醫學實驗室,研究方向為微納結構材料在創面修復中的作用研究。

       

      通訊作者:趙遠錦

      博士、南京大學/鼓樓醫院教授,博導,科技部重點專項首席科學家,國家“萬人計劃”科技領軍人才,國家優青,英國皇家化學會(RSC) Fellow。工程院院刊Engineering 、 中 科 院 Science Bulletin 、 中 國 科 協Research、 Bioactive Materials、 Advanced Materials Technology、 Science China-Materials、 Bio-Design and Manufacturing等權威期刊的副主編或編委。主要從事組織工程與人造器官、仿生智能醫用材料等研究,已發表 SCI 論文 262 篇,其中 104 篇IF 大于 10,論文 IF 之和大于 2620,被引用 9800 余次( H 因子為 50);第一作者/通訊作者論文包括 7 篇 Nature / Science 子刊、 5 篇 PNAS、以及 19 篇 IF 大于 20 的論文等;研究成果共申請專利 137 項,獲授權 59 項,轉讓 2 項。

       

      03、資助信息

       

      上述研究工作得到了國家重點研究發展計劃(2020YFA0908200),國家自然科學基金(52073060, 61927805, 22002018),江蘇省自然科學基金(BE2018707)及深圳基礎研究項目(JCYJ20190813152616459)支持。

       

      04、原文信息

       

      Junjie Chi, Lingyu Sun, Lijun Cai, Lu Fan, Changmin Shao∗, Luoran Shang∗, Yuanjin Zhao∗. 

      Chinese herb microneedle patch for wound healing. 

      Bioactive Materials 6 (2021) 3507-3514.

       

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      來源:BioactMater生物活性材料

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