《ACS Nano》中科院韓東/敖卓：黃芪多糖水凝膠負載姜黃素封裝的牛膝超分子加速傷口愈合

各位熱愛科研的小伙伴們，今天為大家介紹的是2025年發表在《ACS Nano（IF=15.8） 》 的研究文章，該文章由中國科學院納米科學與技術中心韓東、敖卓團隊 完成。文章題為 Astragalus Polysaccharide Hydrogels with Drug-Carrying Super Self-Assembly from Natural Herbs Promote Wound Healing 。該團隊開發了一種可注射的光交聯復合水凝膠——氧化黃芪多糖和羧甲基殼聚糖/甲基丙烯酸海藻酸鹽和鎂離子水凝膠（OAPS-CMC/SAMA-Mg2+，OCS），負載姜黃素（Cur）封裝的牛膝（Achyranthes bidentata）超分子自組裝體（NX SSA）（NX@Cur）——稱為OCS/NX@Cur，以協同加速皮膚修復。

文章概況

免疫微環境調控是創面愈合的核心環節，開發具有免疫調節功能的傷口敷料對促進修復至關重要。本研究構建了一種可注射光交聯復合水凝膠 OCS/NX@Cur，由氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負載姜黃素（Cur）封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur）組成。OCS 水凝膠基質憑借黃芪多糖的抗炎特性調節免疫微環境，NX@Cur 通過 Cur 的抗氧化與促血管生成作用加速膠原沉積。細胞實驗和大鼠全皮膚缺損模型證實，該復合水凝膠可顯著抑制炎癥反應、促進血管新生及膠原有序重構，從而加速肉芽組織形成與再上皮化。研究表明，OCS/NX@Cur 通過 “巨噬細胞極化 - 膠原代謝 - 血管網絡重建” 的級聯機制實現多靶點協同治療，為天然多糖與中藥自組裝體在創面修復中的聯合應用提供了新策略。

主要內容

一、研究背景與目標

傷口愈合是涉及止血、炎癥、增殖和重塑的復雜過程，其中免疫微環境的調控是關鍵?，F有研究表明，免疫微環境失衡會導致傷口停滯于炎癥期，阻礙愈合并引發纖維化或疤痕。水凝膠因具有三維網絡結構和生物相容性，在組織工程中應用廣泛，而天然多糖（如黃芪多糖，APS）和中藥活性成分（如姜黃素，Cur）的引入可賦予其獨特的生物活性。然而，Cur 的低水溶性、穩定性差及毒性限制了其應用，而中藥成分的自組裝特性為解決這一問題提供了新思路。

本研究由中國科學院納米科學與技術中心團隊發表于《ACS Nano》，開發了一種可注射光交聯復合水凝膠 —— 氧化黃芪多糖 - 羧甲基殼聚糖 / 甲基丙烯酸海藻酸鹽 - 鎂離子水凝膠（OCS）負載姜黃素封裝的牛膝超分子自組裝體（NX@Cur），即 OCS/NX@Cur，旨在通過協同作用加速皮膚修復。

二、材料設計與制備方案

OCS 水凝膠基質構建

成分：氧化黃芪多糖（OAPS）、羧甲基殼聚糖（CMC）、甲基丙烯酸鈉海藻酸鹽（SAMA）、鎂離子（Mg2?）。

交聯機制：OAPS 的醛基與 CMC 的氨基通過希夫堿反應形成可注射水凝膠，紫外光照射進一步共價交聯固化，實現與組織的牢固結合。

NX@Cur 超分子自組裝體制備

牛膝（NX）通過超自組裝工藝形成微球結構，利用薄膜分散技術將 Cur 裝載至 NX SSA 中，增強藥物分散性。

復合水凝膠構建

將 NX@Cur 包裹于 OCS 水凝膠中，形成 OCS/NX@Cur 復合物，實現藥物的緩慢控釋。

三、核心實驗結果與分析

材料表征與性能

NX@Cur：成功制備出具有載藥能力的超分子自組裝體，粒徑均一，Cur 包封率高（圖 1）。

OCS/NX@Cur 水凝膠：具備良好的粘附性、力學性能（拉伸、抗壓強度）、降解可控性，藥物釋放曲線顯示 Cur 在酸性微環境中可持續釋放，釋放周期為常規載體的 5 倍（圖 2）。

細胞與動物實驗驗證

生物相容性：體外細胞實驗和大鼠全皮膚缺損模型顯示，OCS/NX@Cur 無細胞毒性，體內無炎癥反應（圖 3）。

抗炎與抗氧化：顯著降低炎癥因子（如 iNOS）表達，清除活性氧（ROS），調節巨噬細胞向 M2 型極化（圖 4）。

促血管生成與細胞遷移：促進血管內皮生長因子（VEGF）分泌，加速成纖維細胞和內皮細胞遷移，誘導新生血管形成（圖 5）。

創面修復效果：大鼠模型中，OCS/NX@Cur 組傷口愈合速度顯著快于對照組，肉芽組織形成、膠原沉積（I 型膠原有序排列）及再上皮化進程加速（圖 6-8）。組織學染色（H&E、Masson、天狼星紅）顯示，該組創面纖維化程度低，血管密度高（圖 7-9）。

四、作用機制與創新點

協同治療機制

OCS 水凝膠通過下調 iNOS 表達發揮抗炎作用，同時 NX@Cur 釋放的 Cur 促進血管生成，兩者形成雙重協同。

M2 型巨噬細胞極化激活 TGF-β/Smad 通路，促進成纖維細胞合成 I 型膠原，協同 VEGF 分泌增強血管網絡重建，形成 “巨噬細胞極化 - 膠原代謝 - 血管生成” 級聯效應（圖 10）。

技術創新

利用中藥成分自組裝特性，解決 Cur 水溶性和穩定性問題，實現藥物控釋與炎癥周期匹配。

天然多糖水凝膠與超分子自組裝體的非共價結合，既抑制藥物突釋，又快速中和 ROS，提升治療效率。

五、結論與轉化前景

本研究開發的 OCS/NX@Cur 復合水凝膠通過多靶點協同作用（抗炎、抗氧化、促血管生成、膠原重構），顯著加速創面愈合，為天然多糖和中藥自組裝體在組織工程中的應用提供了新范式。其天然成分、可控釋放特性及優異的生物相容性，使其具備臨床轉化潛力，有望成為創面修復領域的新型治療策略。

小結

材料設計與性能：成功制備了具有三維網絡結構的 OCS 水凝膠，其與 NX@Cur 超分子自組裝體結合后，展現出良好的生物相容性、力學性能及 pH 響應性藥物控釋能力，Cur 釋放周期可達常規載體的 5 倍，與傷口炎癥進程精確匹配。

作用機制：OCS/NX@Cur 通過雙重協同作用促進愈合：

OCS 水凝膠下調 iNOS 表達，抑制炎癥反應，同時誘導巨噬細胞向 M2 型極化；

NX@Cur 釋放的 Cur 激活 VEGF 介導的血管生成，并通過 TGF-β/Smad 通路促進成纖維細胞合成 I 型膠原，實現膠原有序重塑。

轉化價值：該復合水凝膠結合了天然多糖的生物活性與中藥自組裝體的載藥優勢，突破了合成材料免疫調節能力不足的局限，為創面治療提供了兼具理論創新與臨床轉化潛力的新范式，有望應用于慢性傷口或難治性組織缺損的修復。

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

來源：Yolen學術