植物和動物中汲取靈感來恢復組織納米纖維敷料治癒創傷，促進再生

來自哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院（SEAS）和Wyss生物啟發工程研究所的研究人員開發了新的傷口敷料，可顯著加速癒合並改善組織再生。在單獨的論文中描述的兩種不同類型的納米纖維敷料使用天然存在的蛋白質在植物和動物中促進癒合和再生組織。

「我們的纖維製造系統是專門為開發戰爭創傷療法而開發的，」SEAS生物工程和應用物理系Tarr家庭教授，該研究的高級作者Kit Parker說。「作為阿富汗的一名士兵，我目睹了可怕的傷口，有時傷口的癒合過程本身就是一種恐怖，這項研究是我們團隊中許多人為解決這些問題所做的長達數年的努力。」

Parker也是Wyss學院的核心教員。

最近發表在Biomaterials上的一篇論文描述了一種受胎兒組織啟發的傷口敷料。

在二十世紀七十年代後期，當科學家們在研究早期開始研究傷口癒合過程時，他們發現了一些意想不到的情況：在妊娠末三個月之前發生的創傷沒有留下疤痕。這為再生醫學開闢了一系列可能性。但幾十年來，研究人員一直在努力複製胎兒皮膚的這些獨特性質。

與成人皮膚不同，胎兒皮膚含有高水平的稱為纖連蛋白的蛋白質，其組裝成細胞外基質並促進細胞結合和粘附。纖連蛋白具有兩種結構：在血液中發現的球狀，和在組織中發現的纖維狀。儘管纖維連接蛋白對傷口癒合具有最大的希望，但以前的研究集中在球狀結構上，部分原因是製造纖維連接蛋白是一項重大的工程挑戰。

但派克和他的團隊是納米纖維工程領域的先驅。

研究人員使用由派克疾病生物物理學團隊開發的稱為旋轉噴射紡絲（RJS）的纖維製造平台製造纖維狀纖維連接蛋白。RJS的工作原理就像一台棉花糖機 - 一種液體聚合物溶液，在這種情況下，溶解在溶劑中的球狀纖維連接蛋白被裝入一個儲存器中，隨著裝置旋轉，通過離心力將其推出。當溶液離開儲存器時，溶劑蒸發並且聚合物固化。離心力將球狀蛋白質展開成細小的纖維。這些纖維（直徑小於1微米）可被收集以形成大規模傷口敷料或繃帶。

「敷料整合到傷口中，並像一個有指導意義的支架一樣起作用，在被吸收到體內之前募集與再生有關的不同幹細胞並協助癒合過程，」疾病生物物理組的研究生Christophe Chantre和該論文的第一作者。

在體內測試中，研究人員發現用纖維連接蛋白敷料治療的傷口在20天內顯示出84％的組織恢復，而用標準敷料處理的傷口恢復的比例為55.6％。

研究人員還表明，纖維連接蛋白敷料治療的創面具有接近正常的表皮厚度和真皮結構，甚至可以修復毛囊 - 通常被認為是傷口癒合領域最大的挑戰之一。

「這是向前邁出的重要一步，」Chantre說。「迄今為止，大部分皮膚再生工作都涉及複雜的治療方法，將支架，細胞甚至生長因子結合起來，在這裡我們能夠使用完全重要的方法證明組織修復和毛囊再生，這對於臨床翻譯具有明顯的優勢。

在另一篇發表在Advanced Healthcare Materials上的論文中，疾病生物物理組織展示了一種基於大豆的納米纖維，它也能增強和促進傷口癒合。

大豆蛋白含有雌激素樣分子 - 已被證明可加速傷口癒合 - 以及與建立和支持人類細胞相似的生物活性分子。

「大豆和纖維連接蛋白纖維技術的成功歸功於對生殖醫學的敏銳觀察，」帕克說。「在一個女性的周期中，當她的雌激素水平升高時，切口會癒合得更快，如果你對仍在子宮內的嬰兒進行手術，它們的傷口癒合瘢痕少，這兩種新技術都植根於最迷人的生物學所有主題 - 我們如何複製。「

與纖連蛋白纖維類似，研究團隊使用RJS將超薄大豆纖維紡入傷口敷料中。在實驗中，基於大豆和纖維素的敷料顯示，無敷料傷口癒合增加72％，無大豆蛋白敷料傷口癒合增加21％。

「這些研究結果顯示了大豆基納米纖維對傷口癒合的巨大希望，」疾病生物物理研究小組的研究生Seungkuk Ahn和論文的第一作者說。「這些一步，低成本的腳手架可能成為下一代再生敷料，並推動納米纖維技術和傷口護理市場的發展。」

據研究人員說，這兩種敷料在傷口癒合空間中都有優勢。大豆基納米纖維 - 由醋酸纖維素和大豆蛋白水解產物組成 - 價格低廉，使其成為大規模使用的良好選擇，如灼傷。另一方面，纖維連接蛋白敷料可用於面部和手部較小的傷口，其中預防疤痕是重要的。

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