米国ACS推荐——中国研发出有效治疗辐射伤口的阿司匹林水凝胶

米国化学学会 (ACS) 推荐——

中国研发出有效治疗辐射伤口的阿司匹林水凝胶

辐射是治疗癌症的有力工具，但长期暴露会损害皮肤。辐射引起的皮肤损伤是痛苦的，并增加一个人感染和长期炎症的机会。

近期在《ACS生物材料科学与工程》(ACS Biomaterials Science & Engineering) 上发表了一篇论文，研究人员报告了一种含阿司匹林的水凝胶，它可以模拟细胞间富含营养的液体，并加速动物被辐射损伤的皮肤的愈合。随着研究的深入，这种新型药膏有望为人类伤口提供有效、快速的愈合。

大多数接受癌症放疗的人都会经历辐射引起的皮肤损伤，包括发红、疼痛、溃疡、坏死和感染。这些伤口的治疗方法很少，最常用的方法是清创(手术切除受损皮肤)和高压氧(在加压环境中暴露于纯氧)。用水凝胶制成的伤口敷料，因为易于使用，而且可以提供类似于身体内部的湿润的愈合环境，因此越来越受欢迎。

糖肽类水凝胶尤其有前景：在实验室和动物研究中，纳米纤维结构促进细胞生长，调节细胞黏附和迁移。由张佳民、王伟、张玉敏和刘剑锋 (Jiamin Zhang, Wei Wang, Yumin Zhang 和 Jianfeng Liu; 姓名均为音译 ) 领导的研究团队提出，将阿司匹林这种常见的抗炎药物加载到糖肽水凝胶中，从而创造一种用于放射性皮肤损伤的多功能伤口敷料。

在对培养细胞的实验室测试中，研究人员发现，含有阿司匹林的水凝胶清除活性氧，修复DNA双链断裂，抑制辐射暴露引起的炎症，而不影响细胞生长。

在小鼠辐射皮肤损伤模型中，研究人员发现，用这种药膏包扎伤口三周可以减少急性损伤并加速愈合。研究小组称，这一结果表明，它可能是一种易于使用的、按需治疗的选择，可以减少辐射损伤并促进人体愈合。

该研究团队信息（姓名均根据原文中汉语拼音音译）：

通讯作者

张佳民-先进医用材料与器件国家重点实验室，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，天津市卫生研究院创新药物放射性药代动力学重点实验室，中国医学科学院北京协和医学院放射医学研究所，天津300192;

王伟-青岛科技大学材料科学与工程学院功能与生物医学纳米材料实验室，青岛266042; 健康与康复科学大学康复科学与工程学院，青岛266113;

张玉敏-先进医用材料与器件国家重点实验室，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，创新药物放射性药动学重点实验室，中国医学科学院北京协和医学院放射医学研究所，天津300192;

刘剑锋-先进医用材料与器件国家重点实验室，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，天津市卫生研究院，中国医学科学院北京协和医学院放射医学研究所创新药物放射性药代动力学重点实验室，天津300192。

作者

郭家军 (Jiajun Guo)-青岛科技大学材料科学与工程学院功能与生物医用纳米材料实验室，青岛266042;

张晓光 (Xiaoguang Zhang)-天津市医疗器械鉴定检验中心，天津300384;

毛瑞琪 (Ruiqi Mao)-天津市医疗器械鉴定检验中心，天津300384;

李辉 (Hui Li)-先进医用材料与器件国家重点实验室，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，创新药物放射性药代动力学重点实验室，天津卫生研究院，中国医学科学院北京协和医学院放射医学研究所，天津300192;

郝玉森 (Yusen Hao)-青岛科技大学材料科学与工程学院功能与生物医用纳米材料实验室，青岛266042。

附 1：研究概要

放射性皮肤损伤(RISI)是放疗后临床创面管理和护理的一大挑战，患者在治疗过程中会出现急性放射性损伤和长期慢性炎症损伤。

急性早期过量的ROS和愈合后期漫长的炎症反应阻碍了治疗效果。

上述研究团队开发了一种模拟细胞外基质(ECM)的多功能糖肽水凝胶(oCP@As)，通过在不同愈合阶段的双重调节策略来促进和加速RISI修复。

oCP@As水凝胶不仅可以通过希夫碱反应形成ECM样纳米纤维结构，还具有ROS清除和DNA双链断裂修复能力，可有效降低急性辐射损伤。

同时，细胞外基质多糖样成分氧化型硫酸软骨素的引入可通过吸附炎症因子调节炎症反应，加速慢性炎症损伤的修复。

动物实验表明oCP@As可显著减弱RISI症状，促进表皮组织再生和血管生成，降低促炎细胞因子表达。

因此，这种多功能糖肽类水凝胶敷料能够有效缓解RISI症状，促进RISI愈合，在放疗防护和修复方面显示出巨大的临床应用潜力。

原文图1：多功能糖肽类水凝胶通过双调控策略加速RISI伤口愈合的机制

原文图2：三种不同类型水凝胶的形态和理化性质。

原文图3：水凝胶样本对细胞增殖、迁移和血管生成的影响

原文图4：水凝胶的抗氧化和抗辐射能力。

原文图6：oCP@As加速了RISI的伤口愈合过程。

原文图8：皮肤伤口愈合相关变化的转录组变化

附 2：研究背景信息

随着核技术的发展，辐射已广泛应用于核工业、制氢、医药卫生等领域。其中，将辐射应用于临床疾病诊断和治疗是最常见的一种。然而，辐射作为一把双刃剑，在治疗过程中由于沉降或意外暴露于辐射也会对人体造成严重损害。

皮肤作为人体的第一道屏障，是辐射损伤的第一个也是最脆弱的器官，导致严重的急性放射性皮肤损伤(RISI)和长期的慢性炎症性损伤。据报道，高达95%的癌症患者在接受放射治疗时会出现皮肤损伤，近10%的患者会出现严重的皮肤损伤。

RISI患者的主要症状表现为皮肤红斑、脱发、溃疡，甚至皮肤坏死和全身感染，造成患者长期疼痛，给患者一生带来巨大的经济负担。此外，在目前的临床治疗中，针对RISI治疗的商品化产品很少，大部分创面采用物理清创、高压氧等治疗。因此，寻找快速修复RISI的有效方法非常重要。

与正常皮肤创面典型的四级愈合(止血、炎症、细胞增殖和组织重塑)不同，RISI的愈合过程更为复杂和困难，可分为急性损伤期和慢性愈合期。在急性损伤阶段，暴露在辐射下立即产生大量活性氧簇(ROS)，诱导DNA双链断裂(DSBs)，破坏细胞内的脂质和蛋白质。

双链断裂是辐射最有害的结果，如果不及时修复，会极大地影响基因组的稳定性，甚至导致细胞死亡。此外，受损的DNA可能会造成不受控和异常的复制和增殖，扰乱创面愈合的正常细胞增殖期。

急性RISI创面经过数天或数月的照射后会转化为慢性创面，炎症细胞和组织损伤的累积最终导致严重的组织破坏和炎症微环境的紊乱。更重要的是，炎症信号可促使成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，导致ECM过度沉积，最终导致皮肤纤维化形成。研究表明，上调抗炎细胞因子、促进M2型巨噬细胞极化可有效缓解RISI慢性症状。

然而，由于放射性创面愈合机制复杂，现阶段尚无针对不同时期RISI的明确治疗策略。除了早期ROS清除外，平衡损伤部位的炎症反应对RISI修复也至关重要。这是由于辐射产生的过量ROS诱导了许多炎性细胞因子的过度表达，如TNF-α、IL-2、IL-1β、IL-6、IL-4、IL-8和IFN-γ等，引起炎症细胞浸润，最终形成慢性炎症微环境。因此，开发一种新型的RISI保护和修复纳米平台对于急慢性炎症性RISI过程的按需治疗至关重要。

目前，两亲性水凝胶作为伤口敷料，由于其湿性愈合理论以及与天然ECM的相似结构，在各种皮肤创伤的治疗中备受关注。与传统的干式敷料(如纱布、绷带)相比，水凝胶易于更换，避免了伤口换药过程中的二次损伤和感染。

近年来，糖肽类水凝胶在生物医学领域显示出巨大的应用潜力。糖肽类水凝胶与细胞外基质中纤维连接蛋白的结构相似，为细胞和组织增殖提供机械支持。同时，ECM微环境还含有多种糖基分子，如糖胺聚糖、蛋白聚糖等。糖肽类水凝胶可以模拟蛋白聚糖与细胞表面受体之间的相互作用，从而有效调控细胞的黏附、迁移和增殖或控制细胞行为。

研究表明，糖胺聚糖(glycosaminoglycans, GAG)可以选择性结合炎症趋化因子，抑制过度的炎症信号传导，而不影响促再生生长因子的水平。

在上述研究中，基于糖肽水凝胶的优点，研究团队设计了一种仿生的自组装糖肽水凝胶oCP@As(氧化硫酸软骨素-多肽@阿司匹林)，通过早期ROS消除、DNA修复和后期序贯炎症介导来按需治疗RISI。

以天然多糖和抗氧化肽(KYKYEYEY, Pep)中提取的氧化型硫酸软骨素(oCS)为主要成分，负载传统抗炎小分子药物乙酰水杨酸(即阿司匹林)。近年来的研究表明，它可以通过增强染色质解凝和募集修复因子来促进受损DNA的修复。具有多孔和纳米纤维结构的糖肽水凝胶可以模拟皮肤ECM的理化和生物学特性，促进细胞增殖和血管生成。

合成肽显示出优异的抗氧化作用，其ROS清除能力与阿司匹林的DNA修复能力协同应对急性RISI期。同时，oCS的引入可调节炎症反应，重塑炎症微环境，进而实现RISI的治疗和修复。此外，多功能糖肽水凝胶敷料可有效减轻小鼠RISI症状，促进RISI愈合，在放疗防护和修复方面具有巨大的临床应用潜力。