
图1. NGF/Ce-UiO-66(CU)框架(MOF)治疗糖尿病溃疡(DUs)的机制示意图
皮肤是人体最大的器官,其创伤修复过程是一个高度协调、精密调控的生物学事件。皮肤损伤后,除了炎症细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞的作用,神经系统作为皮肤微环境的关键调控者,深刻影响着其修复结局。
神经生长因子(NerveGrowth Factor, NGF)是一种关键的神经营养蛋白,对神经元的存活、轴突生长及损伤修复具有重要作用。其分子量约为26-27kDa,由两个相同的亚基通过二硫键连接而成,在中枢和外周神经系统中广泛表达。神经损伤后,NGF 通过调控炎症反应、细胞增殖及微环境重塑发挥多维度协同作用,最终实现神经功能的重建。。
烧烫伤后,NGF在局部炎症反应、细胞增殖分化和肉芽组织形成、以及组织重建三个阶段均有参与,并发挥重要作用[1]。在早期局部炎症阶段,应用NGF后,具有明显的趋化活性作用,能够趋化诱导免疫细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞向损伤局部移动,激活巨噬细胞呑噬功能,清除坏死组织、细胞、不良ECM,为创伤修复和上皮增殖爬行创造有利条件。
同时,NGF还能直接刺激表皮角质形成细胞迁移、增殖和分化,加速上皮再生(再上皮化),是伤口闭合的关键。NGF通过其高亲和力受体TrkA激活下游MAPK等信号通路,促进细胞运动。
近年来,越来越多的新型材料用于生长因子NGF的担载(loading)和原位释放(local delivery)。这些新型材料不仅能够实现NGF的缓释和长效,还能够通过所携带功的能组分作用实现与NGF的协同效应[2,3]。
多功能水凝胶的联合治疗。2023年,Mehdi Khoobi等研究设计了一种基于海藻酸盐(Alg)和阿拉伯胶(GA)的生物仿生水凝胶,并嵌入负载NGF的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)及肌肽(Car),形成多功能复合材料(AG-Car/SiNGF)。材料制备中,Alg与GA通过钙离子交联形成三维网络结构,MSN通过大孔径介孔负载NGF以实现长达21天的缓释。Car作为天然抗氧化剂减少氧化应激,而NGF通过促进神经轴突延伸和皮肤细胞(如角质细胞、成纤维细胞)迁移直接参与伤口修复。功能上,水凝胶提供湿润环境并增强机械强度,MSN的持续释放特性维持NGF的生物活性,促进神经再生和神经支配恢复。动物实验显示,该材料显著抑制炎症因子,加速胶原沉积和血管新生,并通过上调TGF-β和神经丝蛋白表达改善神经功能。NGF在此系统中不仅是神经营养因子,还通过调控ECM重塑和突触可塑性,协同Car的抗炎作用实现糖尿病足溃疡的多靶点治疗[2]。
纳米材料递送系统的创新应用。2024年8月,上海交通大学医学院倪大龙团队研究开发了一种负载神经生长因子(NGF)的纳米级金属有机框架(NGF/Ce-UiO-66,简称NGF/CU),用于促进糖尿病溃疡(DUs)的愈合。材料的制备采用溶剂热法合成Ce-UiO-66(CU)框架,并通过物理吸附负载NGF。CU由铈离子(Ce³⁺/Ce⁴⁺)和对苯二甲酸配体组成,具有高比表面积(1100 m²/g)和抗氧化活性,能通过Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原循环高效清除活性氧(ROS)。NGF则通过缓释机制从CU框架中逐渐释放,靶向修复受损的皮肤神经。功能上,CU通过清除ROS抑制炎症反应(如降低TNF-α、IL-6水平),改善溃疡微环境;同时,NGF促进皮肤神经再生及神经内分泌系统恢复,激活神经营养信号通路,加速伤口再上皮化和血管生成。实验表明,NGF/CU通过抑制NF-κB通路减轻炎症,并上调皮肤细胞中神经肽(如P物质)的表达,重建皮肤-神经相互作用[3]。
总之,NGF通过促进神经再生、调控炎症及恢复神经内分泌平衡,成为慢性创面修复的核心靶点。随着纳米技术与生物材料的进步,其在组织工程和再生医学中的应用将更加精准高效,为糖尿病溃疡等难愈性创面提供新的治疗策略。
参考文献:
[1] 杨敏烈,黄金井. 神经生长因子的作用及其在创面修复和瘢痕形成中的意义. 组织工程与外科重建杂志,2008(1):56-58.
[2] M. Keykhaee, M. Rahimifard,A. Najafi, M. Baeeri, M. Abdollahi, F. Mottaghitalab, M. Farokhi, M. Khoobi,Alginate/gum arabic-based biomimetic hydrogel enriched with immobilized nervegrowth factor and carnosine improves diabetic wound regeneration, CarbohydratePolymers 321 (2023). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121179.
[3] X. Ji, J. Zhou, Z. Zhou, Z. Liu, L.Yan, Y. Li, H. Guo, W. Su, H. Wang, D. Ni, Recovering skin-nerve interaction bynanoscale metal-organic framework for diabetic ulcers healing, BioactiveMaterials 42 (2024) 112-123. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.08.024.
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