华中农业大学：新型食品源蛋白质基水凝胶及其促进小鼠伤口愈合机制研究

展源 2023-10-09

华中农业大学付星副教授：一种新型的食品源蛋白质基水凝胶及其促进小鼠伤口愈合机制研究 International Journal of Biological Macromolecules （Q1，IF 8.2）

●近日，华中农业大学食品科学技术学院蛋品团队付星，在国际期刊International Journal of Biological Macromolecules （Q1，IF 8.2）发表题为“A novel antibacterial hydrogel based on thiolated ovalbumin/gelatin with silver ions to promote wound healing in mice”的研究论文。付星副教授为通讯作者，22级硕士研究生付晓雯为第一作者。

水凝胶是由亲水性聚合物通过物理作用或化学键交联形成的高分子材料，也被定义为“以水作为溶胀剂的凝胶”。水凝胶具备良好的持水力、类似于细胞外基质的特性、可调节的理化学性质。因此可以满足理想敷料的要求，例如维持湿润环境、促进血管生成、防止细菌感染、无毒、不产生过敏、生物相容性好。目前，已有蛋白质水凝胶作为伤口敷料的研究报道，但一般的水凝胶缺乏良好的抑菌活性，因此开发新型的蛋白质基创面敷料水凝胶仍充满挑战。

成果介绍

本文主要研究了巯基化改性卵白蛋白和明胶O5G5水凝胶和O3G7水凝胶对小鼠背部全层皮肤损伤创面的修复作用。与未进行任何处理的对照组相比，使用O3G7水凝胶能够比O5G5水凝胶更显著地加快急性创面的愈合速度。O3G7水凝胶能够促进创面修复过程中蛋白质的产生，增加创面中羟脯氨酸含量以及增加了创面中的Ⅰ型胶原蛋白含量，证明卵白蛋白基水凝胶能够促进创面组织中胶原沉积。一方面，卵白蛋白基水凝胶在愈合期间能够减轻创面炎症反应，减少炎症因子TNF-α的表达，促进创面愈合过程由炎症期向增殖期转变。另一方面，卵白蛋白基水凝胶可以上调生长因子TGF-β的表达，加快创面再上皮化，并加快成纤维细胞、新生血管以及毛囊的生成。在愈合期间，卵白蛋白基水凝胶处理的小鼠体重保持正常增长，主要器官均未出现组织病变或形态结构异常，说明该水凝胶具有良好的生物安全性。综上所述，OVA复合水凝胶均能够加速小鼠急性创面的愈合，为食品源蛋白质——卵白蛋白的应用提供了新的发展方向。

图1. tOVA/tGel@Ag水凝胶的设计策略示意图。(A)卵白蛋白和明胶的巯基化；(B) tOVA/tGel@Ag水凝胶的合成；(C) tOVA/tGel@Ag水凝胶的特性及其在伤口愈合中的应用

图2. 体内伤口愈合行为。(A)治疗后第2、5、9天各组创面愈合情况。(B)不同水凝胶处理第2天、第5天、第9天急性创面收缩情况

图3. 对照组、YIFU组、O5G5组、O3G7组术后第2天、第5天、第9天创面组织总蛋白(TP)含量

图4. 正常组、对照组、YIFU组、O5G5组、O3G7组术后第2天、第5天、第9天创面组织羟脯氨酸(HYP)含量

图5.各组急性创面第2、5、9天苏木精伊红(H&E)染色(血管:绿色箭头，毛囊:蓝色星形，上皮与真皮边界:黄色线)。标尺:50 μm

图6.第9天不同水凝胶处理创面切片的马松三色(MT)染色(A)和胶原沉积(B)

图7.不同处理第2天创面TNF-α免疫荧光染色(A)和相对表达水平(B)

图8.不同处理伤口组织中TGF-β的免疫组织化学分析(A)和相对表达水平(B)

图9.不同处理创面第9天I型胶原免疫组化分析(A)及相对表达量(B)

图10.不同组小鼠伤口愈合时的体重

图11.不同治疗第9天后心、肝、脾、肺、肾等主要脏器的H&E染色

● 创新性/应用前景

本团队在此前的研究中制备了OVA水凝胶，并对其理化指标进行了表征。为证实OVA水凝胶材料对于创伤愈合的实际应用效果，本研究以 KM 小鼠建立全层型皮肤破损模型，利用 H&E 染色、MT 染色、免疫组化和免疫荧光等方法，探究水凝胶在小鼠皮肤损伤修复过程中的作用机制。本研究能够为蛋白质基抗菌水凝胶的开发提供参考价值，并为其在生物和医疗领域的广泛应用提供新的途径。

参考文献

Xiaowen Fu, Yue Chen, Gan Hu, Jiran Lv, Jihong Liu, Meihu Ma, Xing Fu*. A novel antibacterial hydrogel based on thiolated ovalbumin/gelatin with silver ions to promote wound healing in mice[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 253, 5 (31), 127116.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108492.

内容来源：食品加智食科技

责任编辑：展源

审　　核：何发

华中农业大学：新型食品源蛋白质基水凝胶及其促进小鼠伤口愈合机制研究

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