杜克大学和加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员已经开发出一种生物材料，该材料可显着减少受伤后的疤痕形成，从而使皮肤更有效地愈合。伤口闭合后，这种新材料会迅速降解，这表明激活适应性免疫反应可以触发伤口再生修复，从而留下更强壮，更健康的愈合皮肤。

这项工作是基于该团队先前对水凝胶支架的研究而建立的，该支架形成了一种支持组织生长，加速伤口愈合的结构。该团队在他们的新研究中表明，这种水凝胶的改良版可以激活再生免疫反应，从而可以帮助治愈皮肤灼伤，割伤，糖尿病性溃疡和其他伤口，这些伤口通常会愈合并伴有明显的疤痕，更容易受伤。 。

这项研究于2020年11月9日在线发表在《自然材料》杂志上。

论文的第一作者，医学博士/博士Maani Archang说：“身体尽快形成疤痕组织，以减少感染的机会，减轻疼痛，并且在较大的伤口中，避免水分因蒸发而流失。” .D。加州大学洛杉矶分校Scumpia和Di Carlo实验室的学生。“这是伤口愈合的自然过程。”

目前可用于临床的伤口愈合水凝胶位于伤口表面，在伤口表面充当敷料并有助于防止伤口干燥。反过来，通常通过形成疤痕，可以帮助伤口更快地愈合。

在2015年《自然材料》论文中，由杜克大学(Duke)的塔蒂亚娜·塞古拉(Tatiana Segura)和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的迪诺·迪卡洛(Dino Di Carlo)牵头的研究小组，开发了微孔退火颗粒(MAP)水凝胶，这种水凝胶是一种基于微粒的生物材料，可以整合到伤口中而不是坐在皮肤上表面。MAP凝胶中的珠子连接在一起，但留下了开放空间，形成了多孔结构，当细胞在伤口部位生长时为细胞提供了支撑。当伤口闭合时，凝胶慢慢溶解，留下愈合的皮肤。

尽管MAP水凝胶可以使细胞快速生长和更快地修复，但研究小组注意到，已愈合的皮肤具有有限的复杂结构，例如毛囊和皮脂腺。该团队很好奇他们是否可以改变其生物材料来改善已愈合皮肤的质量。

弗吉尼亚大学助理教授唐·格里芬(Don Griffin)说：“以前，我们发现伤口开始愈合后，MAP凝胶开始失去孔隙，这限制了组织在整个结构中的生长方式。”该论文的作者，塞古拉实验室(Segura Lab)的前博士后。“我们假设减慢MAP支架的降解速率将防止毛孔闭合，并随着组织的生长为组织提供额外的支持，这将改善组织的质量。”

该团队没有使用新材料制造出全新的凝胶，而是专注于化学连接物，该化学连接物可使支架自然地被人体分解。在其最初的MAP凝胶中，该化学接头由一个氨基酸序列组成，该氨基酸序列是从人体自身的结构蛋白中提取的，并以称为L手性的化学方向排列。由于该肽序列和方向在人体中很常见，因此有助于凝胶避免触发强烈的免疫反应，但也可以通过天然存在的酶立即降解。

“我们的身体已经进化出可以识别和降解这种氨基酸结构的特性，因此我们推论，如果将结构翻转成其镜像，即D手性，则人体将很难降解该支架，”教授Segura说道。杜克大学生物医学工程系主任。“但是当我们将水凝胶置于小鼠伤口中时，更新的凝胶最终完全相反。”

更新的材料整合到伤口中，并在伤口闭合时支撑组织。但是，研究小组没有持续更长时间，而是发现新凝胶几乎完全从伤口部位消失了，只留下了一些颗粒。

然而，被治愈的皮肤变得更坚固，并且包括通常在疤痕中不存在的复杂皮肤结构。经过进一步的研究，研究人员发现，尽管缺乏长寿，但更强的治愈力的原因是对凝胶的不同免疫反应。

皮肤受伤后，人体固有的免疫反应立即被激活，以确保进入人体的任何异物迅速被破坏。如果物质能够逃脱这种最初的免疫反应，则身体的适应性免疫反应就会启动，从而更特异性地识别和靶向入侵的物质。

因为原始的MAP凝胶是用常见的L肽结构制成的，所以它产生了温和的先天免疫应答。但是，当研究小组将重新配制的凝胶放入伤口中时，外来的D手性激活了适应性免疫系统，从而产生了抗体并激活了细胞，包括巨噬细胞，这些细胞在伤口闭合后能更快地靶向并清除凝胶。

UCLA Health和西洛杉矶弗吉尼亚州医学中心皮肤病学助理教授Scumpia说：“损伤后可能发生两种类型的免疫反应：破坏性反应和较轻度的再生反应。” “当大多数生物材料被置于体内时，它们会被免疫系统隔离，并最终被降解或破坏。但是在这项研究中，对凝胶的免疫反应在愈合的组织中引起了再生反应。”

塞古拉说：“这项研究表明，激活免疫系统可以使伤口愈合的平衡从组织破坏和疤痕形成到组织修复和皮肤再生。”

该团队与加州大学尔湾分校的再生组织专家Maksim Plikus合作，还确认了关键结构(如毛囊和皮脂腺)已在支架上正确形成。当研究小组深入研究该机制时，他们发现适应性免疫系统的细胞是这种再生反应所必需的。

随着研究小组继续研究对其凝胶的再生免疫反应，他们也在探索使用新型MAP水凝胶作为免疫调节平台的可能性。Scumpia说：“研究小组正在探索从凝胶释放免疫信号以诱导皮肤再生或将水凝胶开发为疫苗平台的最佳方法。”

Segura说：“我对设计与免疫系统直接相互作用以支持组织再生的材料的可能性感到兴奋。” “这对我们来说是一种新方法。”