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针对上述问题，四川大学张凌、黄诗琪团队受婴儿无瘢痕愈合特性和凝胶渗透色谱原理启发，开发了一种具有时空程序化释放能力的多功能水凝胶系统（MLVgel）。该水凝胶顺利获得动态硼酸酯键整合没食子酸修饰的壳聚糖寡糖和苯硼酸接枝抗菌肽，实现了炎症期Meloxicam的快速释放和增殖期YQT-12肽靶向VP脂质体的缓释递送。其创新特性包括：利用pH/ROS响应性快速释放抗炎抗菌成分，抑制炎症和感染；顺利获得脂质体封装和homo-FRET效应抑制VP光毒性并增强靶向性，持续抑制YAP-TEAD通路；以及顺利获得脂质体掺杂降低摩擦系数，防止伤口二次感染。在动物模型中，MLVgel显著加速伤口愈合，降低瘢痕指数，并提高成熟瘢痕的再生效率。多组学分析进一步揭示其顺利获得抑制YAP信号和重塑ECM结构发挥作用，为瘢痕治疗给予了新的策略。该文章于2025年5月23日以《Mechanoregulative hydrogel facilitates rapid scarless healing by self-adaptive control of wound niche at different stages》为题发表于《Science Advances》期刊（DOI: 10.1126/sciadv.adv9895）。

图1 研究示意图

（1）L-乙酰基VP的制备及表征

图2A顺利获得Simple Western blot分析显示，VP处理显著降低了L929成纤维细胞中TAZ、YAP、α-SMA和SMAD2/3的蛋白水平，证实其对YAP/TAZ通路的抑制作用。图2B的免疫荧光图像显示，VP处理24小时后，细胞内YAP表达明显减少（蓝色：DAPI染色细胞核；绿色：YAP）。图2C的透射电镜图像显示L-VP呈球形，粒径均匀（约125 nm）。图2D的电子顺磁共振分析表明，完整L-VP在660 nm激光照射下不产生自由基，而破坏后的L-VP出现明显自由基信号，证实脂质体封装可关闭VP光毒性。图2E-H的流式细胞术和共聚焦显微镜分析显示，L-VP在成纤维细胞（L929）中的摄取效率显著高于游离VP（荧光强度提高3倍），而在巨噬细胞（RAW264.7）中摄取较低，表明其具有成纤维细胞靶向性。这些结果表明，L-VP保留了VP的YAP抑制功能，解决了光毒性问题，并增强了靶向递送效率，为瘢痕治疗应用给予了基础。

图2 VP和脂质体的表征。（a）不同浓度VP处理L929细胞后，顺利获得Western blot测定TAZ、YAP、α-SMA和SMAD2/3蛋白水平；（b）VP处理24小时后L929成纤维细胞的免疫荧光图像（YAP染色，比例尺5 μm）；（c）L-VP的TEM图像（比例尺500 nm）；（d）完整和破坏的L-VP在660 nm激光照射下不同时间点的ESR吸收曲线；（e）L929成纤维细胞摄取VP、l-VP和L-VP的流式细胞术代表性结果及（f）统计分析（n=3）；（g）RAW264.7巨噬细胞摄取VP、l-VP和L-VP的流式细胞术代表性结果及（h）统计分析（n=3）。数据以平均值±SD表示，统计学显著性顺利获得单因素方差分析（ANOVA）及Tukey多重比较检验分析。DAPI：4',6-二脒基-2-苯基吲哚；F.I.：荧光强度；a.u.：任意单位；ns：无显著性差异

（2）MLVGEL的合成和表征

图3A的¹¹B核磁共振（NMR）光谱确认了PBA成功偶联到AMPs上，显示出PBA特有峰；图3B的傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果证明了GA成功嫁接到COS上，显示出CO-NH结构振动峰偏移和酯键形成。图3C展示了水凝胶形成图像，图3D和3E验证了MLVgel的可注射性和自修复能力。图3F的循环应变实验表明MLVgel具有良好的弹性恢复能力，图3G显示其对生物组织有良好粘附性。图3H的低温扫描电子显微镜（cryo-SEM）图像显示MLVgel具有三维孔结构，且liposomes均匀分散，图3I的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）图像进一步确认了liposomes的均匀分散。图3J的X射线光电子能谱（XPS）全谱揭示了MLVgel中元素的均匀分布。图3K的摩擦实验表明含liposomes的水凝胶具有较低摩擦系数，显示出良好的水化润滑效果。图3L的肿胀行为研究显示MLVgel在12小时后达到肿胀平衡，具有良好的水分保持能力。图3M显示MLVgel在不同pH值和H₂O₂浓度下具有响应性，表明其在模拟炎症微环境中可释放治疗剂。这些结果表明MLVgel具备良好的注射性、自修复能力、生物粘附性、水化润滑效果及环境响应性，是一种有前景的伤口治疗材料。

图3 水凝胶的表征。（a）AMP、PBA和PBA-AMPs的¹¹B NMR光谱；（b）COS和GA-COS粉末的FTIR光谱；（c）水凝胶形成的代表性图像；（d）水凝胶的可注射性；（e）水凝胶的自修复特性；（f）水凝胶的循环应变实验（1%和300%应变）；（g）水凝胶对生物组织的粘附性；（h）水凝胶的冷冻-SEM图像（红色箭头指示暴露的脂质体，比例尺分别为50 μm、3 μm和200 nm）；（i）含标记脂质体的水凝胶的CLSM图像（比例尺2 μm）；（j）水凝胶的XPS全谱；（k）不锈钢球与含/不含脂质体的水凝胶之间的摩擦系数（n=5，载荷0.1 N）；（l）水凝胶的肿胀比（n=3）；（m）水凝胶在不同H₂O₂浓度（0.1、0.3、0.5、0.7 mM）和不同pH值（7.4、6.5、6、5.5）下的响应行为图像。数据以平均值±SD表示，统计显著性顺利获得t检验分析

（3）MLVGEL的体外治疗作用

图4A的细胞毒性实验显示，L929成纤维细胞与不同水凝胶共孵育3天后，细胞活力无显著变化，表明水凝胶具有良好的生物相容性。图4B的溶血实验进一步证实水凝胶的生物相容性，所有水凝胶组的溶血率均低于5%，红细胞形态正常。图4C的DPPH自由基检测表明所有水凝胶的自由基清除效率均超过65%，显示出强大的抗氧化效果；图4D的DCFH-DA荧光信号检测显示MLVgel处理组信号显著降低，证实其能有效抑制细胞氧化应激。图4E和4F的流式细胞术显示MLVgel显著抑制RAW264.7巨噬细胞向M1表型极化，M1表型比例从29.5%降至1.89%。图4G至4J的ELISA检测发现，MLVgel能下调促炎因子TNF-α、MCP-1和IL-6的表达，同时上调抗炎因子IL-10的表达。图4K至4M的抗菌实验表明，水凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）均具有强大抗菌活性，且在抑制MRSA方面优于甲氧西林，对大肠杆菌的抑制效果更稳定。

图4 水凝胶在体外的影响。（a）L929成纤维细胞上不同水凝胶的细胞毒性实验（3天，n=4）；（b）溶血实验图像及统计分析（n=6）；（c）水凝胶的DPPH自由基清除能力（n=3）；（d）H₂O₂处理的L929细胞中DCFH-DA的荧光图像（比例尺50 μm）；（e）流式细胞术结果及（f）不同水凝胶处理后RAW264.7巨噬细胞极化的统计分析（n=3）；（g-j）ELISA检测的细胞因子相对定量分析（n=3）；（k-m）水凝胶对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和铜绿假单胞菌的抗菌比定量分析（n=3）。数据以平均值±SD表示，统计分析采用单因素方差分析及Tukey多重比较检验

（4）MLVGEL增强了大鼠细菌感染伤口和烧伤伤口模型中无疤的伤口愈合

图5A和5B结果显示，MLVgel和LVgel组的伤口愈合速度显著加快，伤口闭合率提高。图5C和5D的细菌菌落计数实验显示，MLVgel组的细菌活力百分比降至接近90%，表现出强效抗菌能力。图5E至5H的ELISA检测结果表明，MLVgel能降低促炎因子（如TNF-α、MCP-1和IL-6）的表达，同时增加抗炎因子（如IL-10）的表达，调节伤口微环境。图5I至5K的流式细胞术结果显示，MLVgel处理后，M1表型巨噬细胞水平降低，M2表型水平略有增加，促进伤口愈合。组织学分析显示，MLVgel处理组的免疫细胞浸润程度降低，基质超微结构在第7天部分重建，第14天实现无疤痕皮肤再生，胶原蛋白排列规则，毛囊功能恢复。烧伤模型中，MLVgel处理组伤口闭合加速，溃疡抑制。血液生化分析和主要器官的H&E染色图像显示MLVgel具有良好的生物安全性，处理组大鼠器官形态和结构无显著变化。

图5 全皮层感染大鼠模型中的体内伤口愈合效应。（a）不同治疗组SD大鼠各时间点的伤口照片（比例尺3 mm）；（b）不同时间点的相对伤口愈合率定量分析（n=4）；（c）3天治疗后LB琼脂板上活菌落照片及（d）统计分析（n=3）；（e-h）ELISA检测TNF-α、MCP-1、IL-6和IL-10的浓度（n=3）；（i）不同处理后SD大鼠伤口巨噬细胞的流式细胞术结果及（j、k）统计分析（n=3）。数据以平均值±SD表示，统计分析采用单因素方差分析及Tukey多重比较检验

（5）MLVGEL在兔耳中约束HS

图6A显示各处理组兔耳伤口不同时间点的照片，MLVgel组伤口愈合效果显著优于PBS组，后者第28天伤口红色、突起、质地坚硬且表面光滑，而MLVgel组瘢痕更平坦，颜色和质地接近正常组织。图6B和D的H&E及Masson三色染色图像和疤痕增生指数（SEI）定量分析表明，MLVgel显著改善瘢痕增生情况。图6C、E和F的Sirius Red染色图像及胶原蛋白百分比和COL-I/III比值定量分析显示，MLVgel减少胶原蛋白沉积，使胶原蛋白排列更有序，COL-I/III比例更合理。图7A和B的组织透明化技术和三维荧光染色图像显示，MLVgel处理后瘢痕组织中YAP蛋白表达降低。图7C和D的热图分析揭示MLVgel处理组与PBS组间差异表达基因和蛋白情况，表明MLVgel顺利获得调节与伤口修复、纤维化抑制相关的基因和蛋白表达来抑制瘢痕形成。

图6 水凝胶对兔耳瘢痕形成的抑制效果。（a）各治疗组兔耳伤口在不同时间点的照片（比例尺2 mm）；（b）第28天伤口的H&E和Masson三色染色图像（比例尺2 mm）；（c）第28天伤口的Sirius Red染色图像（比例尺1 mm）；（d）疤痕增生指数（SEI）、（e）胶原蛋白百分比和（f）COL-I/III比值的定量分析（n=3）。数据以平均值±SD表示，统计分析采用单因素方差分析及Tukey多重比较检验

图7 兔耳瘢痕组织中生物蛋白表达。（a）YAP标记的瘢痕组织成像流程图；（b）组织透明化后的组织厚度图，蓝移表示Z轴尺度增加；（c）DAPI和YAP在瘢痕组织中的共定位图像；（d）瘢痕组织中YAP分布的放大图像，（a）和（c）中蓝色框表示放大范围；（e）瘢痕组织中YAP分布的横截面图像，蓝色箭头标记高YAP表达的囊泡结构（比例尺1 mm）；（f）YAP的三维荧光染色图像；（g）差异表达基因热图分析（n=3）；（h）差异表达蛋白热图分析（n=3）

（6）MLVGEL在巴马微型猪中既定的疤痕的治疗功效

图8A和B结果显示，与对照组相比，LVgel和MLVgel处理组的伤口闭合率显著提高，表明MLVgel能显著促进伤口愈合。图8C至F的基因表达分析显示，MLVgel处理组的α-SMA、YAP和TGF-β1表达水平最低，而MMP-1表达水平最高，表明MLVgel顺利获得调节这些基因表达抑制瘢痕形成。图8G至K的免疫组化染色和Western blot分析证实，MLVgel处理组中α-SMA、TGF-β和DCN的表达水平显著降低。图8L和M的组织学分析显示，MLVgel处理组的表皮-真皮厚度更均匀，胶原蛋白沉积减少，COL-I/III比例更低，表明MLVgel在治疗成熟瘢痕方面具有显著效果。

图8 疤痕皮肤的水凝胶处理。（a）各治疗组猪皮肤伤口在不同时间点的照片（比例尺1 cm）；（b）不同时间点的相对伤口愈合率定量分析（n=8）；（c）α-SMA、（d）YAP、（e）TGF-β1和（f）MMP-1的相对mRNA表达（n=5）；（g）第56天伤口的免疫组化染色图像（比例尺100 μm）；（h）第56天α-SMA和DCN的Western blot分析；（j）α-SMA和（k）TGF-β1的积分光密度（IOD）分析（n=6）；（l）表皮-真皮厚度定量分析，（m）胶原蛋白百分比和（n）COL-I/III比值（n=6）。数据以平均值±SD表示，统计分析采用单因素方差分析及Tukey多重比较检验