南工顾忠伟教授、何一燕副教授团队Biomaterials：甘露糖功能化球状赖氨酸树枝状大分子通过精确调控巨噬细胞的极化抑制炎症

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研究简介

南京工业大学顾忠伟教授、何一燕副教授团队在《Biomaterials》期刊上发表了题为“Bioinspired Design of Mannose-decorated Globular Lysine Dendrimers Promotes Diabetic Wound Healing by Orchestrating Appropriate Macrophage Polarization”的文章  。 本研究设计构筑了一系列具有精确分子结构设计的甘露糖功能化球状赖氨酸树枝状大分子（MGLDs），通过精确调控球状赖氨酸树枝状大分子的代数和甘露糖功能化度可以实现对MGLDs的粒径、电位及其生物学功能的调控，从而精准调节巨噬细胞向M2抗炎表型极化，促进抗炎因子的分泌，降低炎症水平，减少氧化应激，促进成纤维细胞的迁移和血运重建，最终实现二型糖尿病小鼠伤口部位炎症的消除，进而促进其创面修复。

研究表明，MGLDs表面的甘露糖修饰可以降低表面正电荷，从而降低细胞毒性和对蛋白质的吸附。MGLDs 在静脉注射给药后1小时内可进入血液循环并累积至最大浓度，并且不会引起溶血。因此，MGLDs具有良好的细胞相容性和血液相容性。

MGLDs可以改变巨噬细胞表面MRs的分布以及细胞形态，在伤口愈合前期有效地调节巨噬细胞向M2a表型极化，从而降低IL-1β、IL-6等促炎因子的表达，实现创面炎症和氧化应激的快速消除，并上调TGF-β1的表达以促进成纤维细胞的迁移和血管的生成，促进创面的快速愈合。在伤口愈合中后期，由于旁分泌作用的影响，巨噬细胞进一步转化为M2c表型，下调TGF-β1的表达，防止创面组织由于过度纤维化而产生疤痕。

综上所述，我们系统地研究了树枝状大分子的分子结构及其生物学功能的关系，开发了自身具有炎症免疫调节功能的材料，为炎症相关疾病的治疗提供新思路。

图1. MGLDs的结构和作用机理示意图。

图2. MGLDs的粒径、电位、形貌表征。

图3. MGLDs的生物相容性及药物代谢动力学。

图4. MGLDs的血液相容性。

图5. MGLDs通过改变巨噬细胞表面甘露糖受体的分布诱导巨噬细胞向M2表型极化。

作者简介

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论文的第一作者为南京工业大学的硕士研究生姜于航，南京工业大学的何一燕副教授和顾忠伟教授为该文章的共同通讯作者。

顾忠伟教授，长期从事生物医用高分子研究，着重于高分子多层次微结构调控与药物/基因控释等生物医学功能构筑关系与规律的研究，取得了系统性和创新性的研究成果。在SCI学术期刊上发表论文300余篇，已授权中国发明专利40余项，获教育部自然科学奖一等奖。出版编/译著14部。连续三次担任国家973计划生物材料首席科学家，获IUSBSE终身荣誉称号“生物材料科学与工程 Fellow”、英国皇家工程院杰出访问会士奖（Distinguished Visiting Fellowship Award）。
何一燕副教授，2014年于四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心获博士学位后留校工作，于2017年调入南京工业大学工作，2018-2019年新加坡科技研究局访问学者。现任南京工业大学副教授，高分子系副系主任。长期致力于高分子纳米生物材料的开发，先后在仿病毒纳米基因载体、富氧光动力治疗系统和基因与光动力协同治疗系统等方面取得一系列创新成果。作为第一或通讯作者已在Advanced Materials、Biomaterials、Applied Materials Today、Advanced Healthcare Materials、Carbohydrate Polymers和ACS Applied Materials & Interfaces等专业期刊上发表论文20余篇，授权美国发明专利1件、欧洲发明专利1件、中国发明专利6件。主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、国家重点研发计划项目子课题、教育部产学合作协同育人项目、中国博士后科学基金面上一等资助等项目。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121323

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