《ACS Nano》中科院韩东/敖卓：黄芪多糖水凝胶负载姜黄素封装的牛膝超分子加速伤口愈合

各位热爱科研的小伙伴们，今天为大家介绍的是2025年发表在《ACS Nano（IF=15.8） 》 的研究文章，该文章由中国科学院纳米科学与技术中心韩东、敖卓团队 完成。文章题为 Astragalus Polysaccharide Hydrogels with Drug-Carrying Super Self-Assembly from Natural Herbs Promote Wound Healing 。该团队开发了一种可注射的光交联复合水凝胶——氧化黄芪多糖和羧甲基壳聚糖/甲基丙烯酸海藻酸盐和镁离子水凝胶（OAPS-CMC/SAMA-Mg2+，OCS），负载姜黄素（Cur）封装的牛膝（Achyranthes bidentata）超分子自组装体（NX SSA）（NX@Cur）——称为OCS/NX@Cur，以协同加速皮肤修复。

文章概况

免疫微环境调控是创面愈合的核心环节，开发具有免疫调节功能的伤口敷料对促进修复至关重要。本研究构建了一种可注射光交联复合水凝胶 OCS/NX@Cur，由氧化黄芪多糖 - 羧甲基壳聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸盐 - 镁离子水凝胶（OCS）负载姜黄素（Cur）封装的牛膝超分子自组装体（NX@Cur）组成。OCS 水凝胶基质凭借黄芪多糖的抗炎特性调节免疫微环境，NX@Cur 通过 Cur 的抗氧化与促血管生成作用加速胶原沉积。细胞实验和大鼠全皮肤缺损模型证实，该复合水凝胶可显著抑制炎症反应、促进血管新生及胶原有序重构，从而加速肉芽组织形成与再上皮化。研究表明，OCS/NX@Cur 通过 “巨噬细胞极化 - 胶原代谢 - 血管网络重建” 的级联机制实现多靶点协同治疗，为天然多糖与中药自组装体在创面修复中的联合应用提供了新策略。

主要内容

一、研究背景与目标

伤口愈合是涉及止血、炎症、增殖和重塑的复杂过程，其中免疫微环境的调控是关键。现有研究表明，免疫微环境失衡会导致伤口停滞于炎症期，阻碍愈合并引发纤维化或疤痕。水凝胶因具有三维网络结构和生物相容性，在组织工程中应用广泛，而天然多糖（如黄芪多糖，APS）和中药活性成分（如姜黄素，Cur）的引入可赋予其独特的生物活性。然而，Cur 的低水溶性、稳定性差及毒性限制了其应用，而中药成分的自组装特性为解决这一问题提供了新思路。

本研究由中国科学院纳米科学与技术中心团队发表于《ACS Nano》，开发了一种可注射光交联复合水凝胶 —— 氧化黄芪多糖 - 羧甲基壳聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸盐 - 镁离子水凝胶（OCS）负载姜黄素封装的牛膝超分子自组装体（NX@Cur），即 OCS/NX@Cur，旨在通过协同作用加速皮肤修复。

二、材料设计与制备方案

OCS 水凝胶基质构建

成分：氧化黄芪多糖（OAPS）、羧甲基壳聚糖（CMC）、甲基丙烯酸钠海藻酸盐（SAMA）、镁离子（Mg²⁺）。

交联机制：OAPS 的醛基与 CMC 的氨基通过希夫碱反应形成可注射水凝胶，紫外光照射进一步共价交联固化，实现与组织的牢固结合。

NX@Cur 超分子自组装体制备

牛膝（NX）通过超自组装工艺形成微球结构，利用薄膜分散技术将 Cur 装载至 NX SSA 中，增强药物分散性。

复合水凝胶构建

将 NX@Cur 包裹于 OCS 水凝胶中，形成 OCS/NX@Cur 复合物，实现药物的缓慢控释。

三、核心实验结果与分析

材料表征与性能

NX@Cur：成功制备出具有载药能力的超分子自组装体，粒径均一，Cur 包封率高（图 1）。

OCS/NX@Cur 水凝胶：具备良好的粘附性、力学性能（拉伸、抗压强度）、降解可控性，药物释放曲线显示 Cur 在酸性微环境中可持续释放，释放周期为常规载体的 5 倍（图 2）。

细胞与动物实验验证

生物相容性：体外细胞实验和大鼠全皮肤缺损模型显示，OCS/NX@Cur 无细胞毒性，体内无炎症反应（图 3）。

抗炎与抗氧化：显著降低炎症因子（如 iNOS）表达，清除活性氧（ROS），调节巨噬细胞向 M2 型极化（图 4）。

促血管生成与细胞迁移：促进血管内皮生长因子（VEGF）分泌，加速成纤维细胞和内皮细胞迁移，诱导新生血管形成（图 5）。

创面修复效果：大鼠模型中，OCS/NX@Cur 组伤口愈合速度显著快于对照组，肉芽组织形成、胶原沉积（I 型胶原有序排列）及再上皮化进程加速（图 6-8）。组织学染色（H&E、Masson、天狼星红）显示，该组创面纤维化程度低，血管密度高（图 7-9）。

四、作用机制与创新点

协同治疗机制

OCS 水凝胶通过下调 iNOS 表达发挥抗炎作用，同时 NX@Cur 释放的 Cur 促进血管生成，两者形成双重协同。

M2 型巨噬细胞极化激活 TGF-β/Smad 通路，促进成纤维细胞合成 I 型胶原，协同 VEGF 分泌增强血管网络重建，形成 “巨噬细胞极化 - 胶原代谢 - 血管生成” 级联效应（图 10）。

技术创新

利用中药成分自组装特性，解决 Cur 水溶性和稳定性问题，实现药物控释与炎症周期匹配。

天然多糖水凝胶与超分子自组装体的非共价结合，既抑制药物突释，又快速中和 ROS，提升治疗效率。

五、结论与转化前景

本研究开发的 OCS/NX@Cur 复合水凝胶通过多靶点协同作用（抗炎、抗氧化、促血管生成、胶原重构），显著加速创面愈合，为天然多糖和中药自组装体在组织工程中的应用提供了新范式。其天然成分、可控释放特性及优异的生物相容性，使其具备临床转化潜力，有望成为创面修复领域的新型治疗策略。

小结

材料设计与性能：成功制备了具有三维网络结构的 OCS 水凝胶，其与 NX@Cur 超分子自组装体结合后，展现出良好的生物相容性、力学性能及 pH 响应性药物控释能力，Cur 释放周期可达常规载体的 5 倍，与伤口炎症进程精确匹配。

作用机制：OCS/NX@Cur 通过双重协同作用促进愈合：

OCS 水凝胶下调 iNOS 表达，抑制炎症反应，同时诱导巨噬细胞向 M2 型极化；

NX@Cur 释放的 Cur 激活 VEGF 介导的血管生成，并通过 TGF-β/Smad 通路促进成纤维细胞合成 I 型胶原，实现胶原有序重塑。

转化价值：该复合水凝胶结合了天然多糖的生物活性与中药自组装体的载药优势，突破了合成材料免疫调节能力不足的局限，为创面治疗提供了兼具理论创新与临床转化潜力的新范式，有望应用于慢性伤口或难治性组织缺损的修复。

https://doi: 10.1021/acsnano.5c03744.

来源：Yolen学术