Biomaterials：金光义教授团队设计了负载PVP修饰的普鲁士蓝纳米颗粒和白藜芦醇双网络水凝胶用于治疗辐射诱导的皮肤损伤

解读：解放军第960医院唐嘉庚

辐射诱导皮肤损伤（RSI）是肿瘤放疗、核爆炸等常见并发症，急性期过量活性氧（ROS）导致DNA、脂质和蛋白质不可逆损伤，引发细胞凋亡坏死；慢性期持续炎症微环境阻碍伤口愈合，临床治疗面临挑战。现有抗氧化水凝胶存在清除效率低、生物相容性差等问题。普鲁士蓝（PB）纳米酶具有高效ROS清除能力，但尚未用于水凝胶负载；白藜芦醇（Res）可抗炎促血管生成，但 hydrophobic导致生物利用度低。因此，开发兼具ROS 清除和炎症调节功能的水凝胶敷料对RSI治疗具有重要意义。

2025年3月，沈阳药科大学军事医学科学院金光义教授团队在Biomaterials期刊上发表了题为“In situ photocrosslinkable hydrogel treats radiation-induced skin injury by ROS elimination and inflammation regulation”的研究论文。该研究设计了一种双网络水凝胶PHF@Res，由5%（w/v）Pluronic F127二丙烯酸酯和2%（w/v）透明质酸甲基丙烯酰组成，负载PVP修饰的普鲁士蓝纳米颗粒（PPBs）和白藜芦醇（Res）。该水凝胶具有清除自由基、类酶活性，可抑制细胞内ROS，促进高氧化应激环境中成纤维细胞迁移。在辐射诱导皮肤损伤（RSI）小鼠模型中，能调节炎症因子和胶原沉积，减少上皮增生，促进肢体再生和新生血管形成，加速伤口愈合，效果优于市售抗辐射制剂康复新。

作者系统验证了三种原料的成功合成与结构特性。透明质酸通过与甲基丙烯酸酐反应引入双键，形成HAMA，其¹H NMR和FT-IR证实约60%的甲基丙烯化度；F127经丙烯酰氯修饰得到F127DA，NMR中5.8–6.4 ppm的丙烯酸质子峰及FT-IR的1700 cm⁻¹羰基特征峰表明95%的丙烯化度。PVP修饰的普鲁士蓝纳米颗粒（PPBs）水热合成后呈单分散立方体，动态光散射测得水合粒径346 nm，UV-vis在727 nm的Fe³⁺–C≡N–Fe²⁺特征吸收与XRD在17.6°、24.8°、15.6°的晶面衍射共同确认了其晶体结构与纳米酶活性基础。

Fig.1: HAMA、F127DA和PPBs的合成与表征

这部分作者全面表征了PHF@Res水凝胶的临床适用性。前驱液在405 nm紫外光下1分钟内完成原位光交联，经24 G针头可顺畅注射书写字母（HB），并能完美填充不规则模具，证实其优异的注射性与形态适配能力。SEM显示冻干后凝胶具均匀多孔结构，且随F127DA含量从2.5%增至7.5%，孔径从120 µm递减至80 µm。力学测试表明PHF@Res-2可承受60%压缩应变，流变学显示储能模量G′全程高于损耗模量G″，结构稳定。溶胀实验揭示凝胶8小时内快速吸水达平衡，体外降解14天后质量剩余约55%。白藜芦醇释放曲线呈现12小时18.6%的初始突释与后续5天缓慢释放至45%的双相模式，释放速率与孔径正相关。

Fig.2: PHF@Res水凝胶的特性

紧接着作者评估了水凝胶的体外生物相容性。L929成纤维细胞与凝胶浸提液共培养后，Live/Dead染色显示PHF@Res-1与PHF@Res-2组在24–72小时内几乎全为钙黄绿素标记的活细胞，而高浓度白藜芦醇组（PHF@Res-3）出现少量碘化丙啶标记的死细胞。CCK-8定量证实PHF@Res-2细胞存活率始终>95%，符合ISO 10993-5标准，而PHF@Res-3在72小时降至78%。溶血实验表明三者溶血率均<2.7%，远低于ISO 10993-4规定的5%阈值，证明其血液接触安全性。

Fig.3: PHF@Res水凝胶的生物相容性评价

这部分从化学与细胞层面验证了凝胶的抗氧化功能。DPPH与ABTS自由基清除实验显示PHF@Res-2在30分钟内清除率>90%，显著优于无活性组分的HF凝胶。催化酶样活性通过溶解氧电极证实：凝胶可线性分解H₂O₂并释放O₂。过氧化物酶样活性则通过TMB与ABTS显色反应验证，吸光度时间依赖性升高。在12 Gy γ-射线照射的L929细胞中，DCFH-DA荧光显示PHF@Res-2使胞内ROS降低72%。划痕实验进一步表明，200 µM H₂O₂显著抑制细胞迁移，而PHF@Res-2浸提液使其24小时迁移率回升30%，功能性逆转氧化应激损伤。

Fig.4: PHF@Res水凝胶的抗氧化能力

这部分展示了PHF@Res-2在40 Gy γ-射线诱导的放射性皮肤损伤（RSI）小鼠模型中的治疗效果。照射后10天开始隔日给药，21天内PHF@Res-2组创面在14天时基本闭合，21天皮肤纹理接近正常，而模型组持续溃疡坏死，临床药康复新组仅部分改善。RSI严重程度评分（CTCAE v4.0）显示PHF@Res-2始终最低。激光多普勒血流灌注成像表明其第21天皮下血流恢复至150灌注单位，接近健康组，显著低于模型组，提示急性炎症消退。ELISA检测创面组织匀浆证实PHF@Res-2使促炎因子TNF-α、IL-6、IL-1β在第7–21天下降，而促血管生成因子VEGF升高，实现从炎症到修复的微环境转换。

Fig.5: PHF@Res-2水凝胶促进伤口愈合

通过组织学证实宏观愈合对应真实的结构再生。H&E染色显示第7天模型组表皮坏死伴大量炎性浸润，而PHF@Res-2组炎症轻微；第21天PHF@Res-2组表皮厚度恢复至约30 µm，且出现新生毛囊等皮肤附属器。Masson三色染色可见PHF@Res-2组胶原纤维排列致密、平行，呈蓝染的成熟基质，而模型组胶原稀疏紊乱。定量分析显示PHF@Res-2组胶原沉积面积达72%，显著高于模型组的38%，证实其促进真皮重塑的能力。

Fig.6: 组织病理学评估

最后作者通过免疫荧光揭示PHF@Res-2调控炎症与血管生成的分子机制。TNF-α染色显示其第7与21天荧光强度较模型组降低，与ELISA结果一致。VEGF表达在PHF@Res-2组显著增强。CD31标记的新生血管密度达300条/mm²，是模型组的3倍，而α-SMA阳性周细胞覆盖增加，表明新生血管不仅数量多且结构成熟。这些数据共同证明，PPB与白藜芦醇通过协同清除ROS和调节炎症，有效驱动了RSI创面的血管化与组织再生。

Fig.7: 水凝胶的在活体内的抗炎和血管生成能力