有些人的伤口很浅，但对另一些人来说却可能危及生命。糖尿病伤口的愈合速度可能很慢，尤其是足部，这增加了组织对感染的敏感性。足部溃疡和其他糖尿病足部并发症的死亡率与某些癌症相似，但治疗进展却停滞不前。现在，研究人员可能已经找到了一种更好的方法来启动愈合过程。
亚利桑那州立大学 (ASU) 的生物工程师开发了一种多步骤策略，在不同时间将不同的纳米材料应用于伤口，以支持早期和晚期愈合。在《生物材料》杂志发表的一项研究中，作者的方法在糖尿病小鼠模型中优于常见的伤口敷料，伤口愈合更快，皮肤组织更结实。
“治愈伤口就像盖房子。你必须先打好地基，然后才能安装管道，”共同第一作者、亚利桑那州立大学生物工程助理研究教授乔丹·亚伦博士说。“通过我们的方法，我们会注意伤口处于哪个阶段。在正确的时间提供正确的治疗是关键。”
研究人员的分析还表明，他们的方法意外地激活了伤口中通常看不到的免疫细胞群，从而可以解决炎症，这突出了加速愈合的一条新的潜在途径。
针对多方面问题的多方面解决方案
临床上，处理伤口的标准做法是保持伤口清洁，并在伤口愈合期间使用敷料保护伤口。这种方法可以解决大多数伤口问题，但对于患有糖尿病等影响愈合过程的疾病的患者来说，这种方法并不奏效。糖尿病除了导致血液循环不良和神经病变外，还会通过损害各种免疫细胞的功能来破坏伤口愈合。
研究人员设计了一种治疗此类伤口的策略，并将其与糖尿病小鼠模型中常用的敷料进行了比较。
第一步，研究团队制作了嵌入金纳米棒的丝纳米材料敷料。由于金纳米颗粒很容易将光转化为热，因此研究团队能够将激光照射到小鼠新伤口上的敷料上，产生的热量迅速将敷料封住，并提供高水平的保护。
Yaron 解释说，作者之前曾采用过这种方法，它能产生类似于瞬间结痂的效果。这一次，作者将组胺添加到混合物中，组胺是免疫系统产生的天然生化物质，在炎症、血管发育和过敏反应中发挥重要作用。
炎症是人体对损伤的最初反应，但最终会消退，让身体重建。然而，糖尿病伤口可能停留在第一档，持续存在低度炎症，这会抑制愈合过程。
研究人员将金纳米粒子装入丝绸纳米材料敷料中，以密封和保护小鼠的糖尿病伤口。图片来源：Jordan Yaron
“由于伤口停滞，我们希望将组胺与敷料一起输送，以推动炎症阶段的消退。然后我们可以引入另一种策略来处理后续的愈合阶段，”资深通讯作者、亚利桑那州立大学化学工程教授 Kaushal Rege 博士说。
作者对受伤的老鼠进行了 11 天的监测，发现用纳米材料敷料和组胺联合治疗的老鼠比单独用标准敷料加组胺或纳米材料敷料治疗的老鼠愈合速度最快。
研究人员还对愈合的皮肤进行了机械测试，发现用纳米材料和组胺处理过的组织最强，与未受伤的皮肤最相似。
这种治疗方法究竟是如何如此显著地加快这一过程的?为了更好地理解，研究小组通过评估基因表达和在显微镜下检查细胞来分析组织样本。
他们发现，一种特定的免疫细胞类型——N2 中性粒细胞，在受伤后七天内在治疗过的伤口中非常普遍。作为免疫系统的第一反应者，这些细胞通常会在一两天内消失，因此一周后它们出现在伤口中的情况非常罕见。但 Yaron 指出，由于它们已知会产生组胺和其他修复分子，因此这些免疫细胞也可能是治疗的关键。
该团队计划深入探究中性粒细胞存在的原因及其在伤口愈合中的作用。
研究人员的下一步研究是观察是否可以通过加速炎症后阶段(其中细胞增殖和重塑皮肤组织)来进一步改善愈合。
在第二组小鼠中，作者们用他们之前开发的一对纳米粒子对初始治疗进行了跟踪，这些纳米粒子来自两种特定的生长因子——人体天然存在的促进皮肤组织形成的蛋白质。
研究团队在不同时间点将纳米粒子注射到敷有纳米材料的伤口床中，发现在伤口闭合和组织强度方面，第六天注射的效果最好。这个时间点对应于细胞开始增殖和重塑组织的过渡阶段。
鉴于小鼠实验取得了令人欣喜的成果，作者们目前正在与人类健康更相关的大型动物模型(如猪)中测试他们的策略。
“作者们以独特的方式将之前存在的组件组合在一起。通过考虑生物活性物质的传递时间并分析免疫反应，该团队提出了一项令人印象深刻的研究。我相信他们正处于有利地位，”国家生物医学成像和生物工程研究所 (NIBIB) 发现科学与技术部主任 David Rampulla 博士说。