The Bioactive Core and Corona Synergism of Quantized Gold Enables Slowed Inflammation and Increased Tissue Regeneration in Wound Hypoxia

量化金的生物活性核心和電暈協(xié)同作用能夠減緩傷口缺氧的炎癥并增加組織再生

來源：Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 1699;

 

1. 論文摘要核心內(nèi)容

 

研究開發(fā)了一種新型 量子化金納米復合材料（QG），通過 雙功能協(xié)同機制 促進傷口愈合：

 

外冠層（Corona）功能：樹狀聚合物捕獲內(nèi)毒素（LPS），減輕炎癥反應（圖1綠色框）。

 

內(nèi)核（Core）功能：金納米簇催化內(nèi)源性過氧化氫（H?O?）分解為氧氣，緩解組織缺氧（圖4）。

 

 

兩種應用形式：液態(tài)QG直接注射與QG嫁接的聚苯乙烯-馬來酸酐納米纖維敷料（GPSMA）（圖1）。

 

動物實驗驗證：QG顯著加速傷口閉合（圖6），GPSMA促進血管生成和膠原沉積（圖7-8）。

 

 

 

2. 研究目的

 

1.開發(fā)一種同時解決 傷口炎癥（通過LPS清除）和 組織缺氧（通過催化供氧）的雙功能納米材料。

2.驗證QG及其敷料形式（GPSMA）在急慢性傷口模型中的治療效果。

 

3. 研究思路

 

1.材料設計與合成：

 

QG由 8原子金納米簇 包裹于樹狀聚合物（PAMAM）中構(gòu)成（圖2A-B）。

 

GPSMA通過電紡絲制備PSMA納米纖維，再嫁接QG（圖2C-D）。

 

2.功能驗證：

 

LPS結(jié)合能力：熒光法檢測QG與LPS結(jié)合強度（圖4A）。

 

催化活性：紫外光譜檢測H?O?分解（圖4B-D），Unisense電極實時監(jiān)測O?生成（圖4E）。

3.體外實驗：

 

細胞相容性（CCK8檢測，圖5A）。

 

缺氧環(huán)境下HIF-1α表達（Western blot，圖5B）和炎癥因子NF-κB抑制（圖5C）。

4.體內(nèi)實驗：

 

LPS感染小鼠傷口模型（圖6）。

 

組織學分析（H&E、Masson染色，圖7-8）及血管生成標記（CD31，圖8A）。

 

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)及研究意義

(1) LPS清除能力（圖4A）

 

 

數(shù)據(jù)：QG濃度依賴性地結(jié)合LPS（熒光強度隨QG增加而升高）。

 

意義：QG通過靜電作用捕獲LPS，阻斷TLR4/NF-κB炎癥通路（圖5C），縮短炎癥期。

 

(2) 催化供氧能力（圖4E）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

Unisense電極動態(tài)監(jiān)測：QG和GPSMA在30分鐘內(nèi)將H?O?分解為O?，O?濃度顯著高于對照組。

 

GPSMA的O?釋放速率低于游離QG，但持續(xù)時間更長。

 

意義：證實QG內(nèi)核的 類過氧化氫酶活性，為缺氧傷口提供原位供氧。

 

(3) 傷口愈合效果（圖6-8）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

傷口閉合率：液態(tài)QG在第3天顯著加速閉合（圖6B）。

 

組織學分析：GPSMA組血管生成（CD31↑，圖8A）和膠原沉積（膠原I/III↑，圖8B）更強。

 

炎癥抑制：QG組IL-6水平降低（圖7C）。

 

意義：QG通過 LPS清除+供氧 雙機制協(xié)同促進組織再生。

 

5. 結(jié)論

 

1.QG的雙功能協(xié)同：

 

外冠層（PAMAM）捕獲LPS，減輕炎癥；

 

內(nèi)核（金納米簇）催化H?O?分解供氧，逆轉(zhuǎn)組織缺氧。

2.應用形式優(yōu)勢：

 

液態(tài)QG：快速滲透，早期抑制炎癥（圖6）；

 

GPSMA敷料：長效供氧，促進后期血管生成與膠原重塑（圖8）。

3.臨床潛力：為慢性傷口（如糖尿病潰瘍）提供免抗生素治療新策略。

 

6. 丹麥Unisense電極的核心價值

(1) 技術(shù)突破性應用

 

 

實時動態(tài)監(jiān)測O?生成：

 

采用 Unisense OXY-Meter微電極（方法4.3節(jié)）實時記錄QG催化H?O?分解的O?釋放動力學（圖4E）。

 

關(guān)鍵數(shù)據(jù)：QG在30分鐘內(nèi)使O?濃度從0升至>200 μM，GPSMA緩釋效果更持久。

 

(2) 關(guān)鍵科學貢獻

 

 

精準量化催化效率：

 

直接證實QG的 類過氧化氫酶活性，推翻“納米金催化活性受聚合物封裝抑制”的假設（圖4D-E）。

 

揭示材料設計優(yōu)勢：

 

GPSMA的松散封裝結(jié)構(gòu)（圖3A）保持內(nèi)核催化活性，為納米酶設計提供新范式。

 

(3) 研究意義

 

 

機制深度解析：

 

Unisense數(shù)據(jù)將 材料催化活性 與 體內(nèi)血管生成（圖8A）直接關(guān)聯(lián)，證實供氧是促愈關(guān)鍵。

 

技術(shù)不可替代性：

 

傳統(tǒng)氧電極無法實現(xiàn) 秒級響應（Unisense響應時間<10秒）和 微環(huán)境原位監(jiān)測（避免樣本轉(zhuǎn)移干擾）。

 

總結(jié)

 

本研究通過 Unisense電極的高精度氧監(jiān)測，首次證實量子化金（QG）可通過 LPS清除+催化供氧 雙機制協(xié)同促進傷口愈合。其技術(shù)價值在于：

 

1.催化動力學精準刻畫：Unisense揭示QG的溫和持續(xù)供氧特性（避免氧中毒），為臨床安全應用提供依據(jù)；

2.材料設計驗證：證實松散封裝結(jié)構(gòu)（GPSMA）保持催化活性，解決納米酶封裝難題；

3.轉(zhuǎn)化醫(yī)學橋梁：動態(tài)氧數(shù)據(jù)為QG敷料的臨床劑量優(yōu)化（如GPSMA每2天更換）提供直接參數(shù)支持。

 

這一發(fā)現(xiàn)為慢性傷口治療提供了免抗生素的新策略，凸顯Unisense電極在生物材料評價中的不可替代性。