温医大徐荷林/李校堃：半胱胺接枝γ-聚谷氨酸自交联水凝胶，减轻大鼠溃疡性

溃疡性结肠炎 (UC) 是直肠附近 的 一种慢性肠道疾病 。 UC 的特点是形成浅表黏膜溃疡、炎症和肠道屏障破坏，这增加了细菌侵入下层组织的机会。目前UC治疗的策略主要集中在使用抗炎药和免疫抑制剂来减轻炎症表型。虽然在短时间内取得了缓解结肠炎的有益结果，但从长远来看，UC的复发是无法避免的。此外，在使用抗炎药和免疫抑制剂时应慎重考虑骨质疏松和感染的高风险。KPV (Lys-Pro-Val) 是一种源自 α-MSH（α-黑色素细胞刺激素）的三肽，对结肠炎具有抗炎作用。 然而， KPV作为生物活性肽的稳定性差、半衰期短和体内非特异性分布阻碍了其在UC治疗中的临床应用。尽管透明质酸功能化的聚合物纳米粒子已被用于封装 KPV 以通过口服对抗 UC 治疗相关的上皮细胞，KPV 在溃疡性结肠处的低利用度影响了其治疗效果。

温州医科大学 团队 通过将半胱胺盐酸盐与γ-PGA 的羧基结合设计 半胱胺接枝的 PGA (SH-PGA) 。由于硫醇基团 可 在温和条件下自动氧化，SH-PGA 会形成水凝胶（图1） 。作为模型药物，KPV 被掺入到 SH-PGA 水凝胶中以制备用于 UC 治疗的生物粘附水凝胶。载体SH-PGA 水凝胶不仅可以延长KPV在发炎结肠的黏膜停留时间，还可以提高其体外/体内稳定性 。作者 首先合成了 SH-PGA 聚合物，然后对其化学结构进行了仔细表征。然后制备了含有 KPV 的 SH-PGA 水凝胶，并对其流变特性进行了研究。通过检测其抗炎活性和促进细胞迁移潜力，研究了 KPV 在 SH-PGA 水凝胶中的生物活性稳定性。本研究还评估了 SH-PGA 水凝胶的体外KPV 释放。最后，在体内仔细研究了 KPV/SH-PGA 水凝胶对 2,4,6-三硝基苯磺酸 (TNBS) 诱导的 UC 大鼠的治疗效果。

图 1，通过硫醇的自交联形成 KPV/SH-PGA 水凝胶的示意图。

结果证明， SH-PGA 的硫醇接枝量为 4.5±0.3 mmol/g。在不使用交联剂的情况下，含4% 聚合物的SH-PGA 水凝胶 可 通过硫醇基团的自交联形成。此外，SH-PGA 水凝胶的形成不受 KPV的影响。KPV/SH-PGA 水凝胶的弹性模量(G ')高于相应的粘性模量 (G″)，表现出良好的机械稳定性。KPV/SH-PGA 水凝胶表现出剪切稀化行为，有助于直肠给药。在20分钟内，仅30%的 KPV从KPV/SH-PGA水凝胶中释放出来 。 通过检测KPV在 37°C 下暴露 2小时后的抗炎活性和促进细胞迁移潜力 ，其 在SH-PGA水凝胶中的稳定性明显增强。KPV/SH-PGA 水凝胶对结肠炎的增强治疗效果在 2,4,6-三硝基苯磺酸 (TNBS) 诱导的溃疡性结肠炎大鼠上得到证实。通 过直肠给药KPV/SH-PGA水凝胶，体重减轻和疾病活动指数评分在内的结肠炎症状明显减弱 。 KPV/SH-PGA 水凝胶治疗阻止了 TNBS 输注大鼠的结肠缩短并降低了结肠髓过氧化物酶水平 。 KPV/SH-PGA 水凝 胶处理后恢复了结肠的形态，包括上皮屏障、隐窝和完整的杯状细胞 。此外， KPV/SH-PGA 水凝胶降低了促炎细胞因子的表达，如肿瘤坏死因子和白细胞介素。总的来说，KPV/SH-PGA 水凝胶可能为溃疡性结肠炎的治疗提供一种有前景的策略。

图 3. (A) SH-PGA 或 KPV/SH-PGA 水凝胶的宏观图像（左：自交联前，右：自交联后）；(B) SH-PGA 或 KPV/SH-PGA 水凝胶在 0.1% 应变下的振荡频率扫描；(C) SH-PGA 水凝胶和 (D) KPV/SH-PGA 水凝胶的剪切稀化行为；(E) SH-PGA 水凝胶和 (F) KPV/SH-PGA 水凝胶的 SEM 图像；(G) 与 PGA 溶液或对应的藻酸盐/Ca2+ 水凝胶相比，SH-PGA 水凝胶对明胶基材的粘附力。

图 7，KPV/SH-PGA 水凝胶减轻结肠炎结肠炎症。

相关论文以题为 Self-Cross-Linked Hydrogel of Cysteamine-Grafted γ-Polyglutamic Acid Stabilized Tripeptide KPV for Alleviating TNBS-Induced Ulcerative Colitis in Rats 发表在《 ACS Biomater. Sci. Eng. 》上。 通讯作者 是 温州医科大学 徐荷林副教授 和 李校堃教授 。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsbiomaterials.1c00792