七、复合小分子化合物生物材料在皮肤修复再生中的应用

皮肤是人体最大的器官，位于机体最外层，易于受到各种物理、化学的损伤，如创伤、烧伤、化学物质、紫外线辐射和微生物感染等。成体皮肤损伤后为瘢痕性愈合，修复后的皮肤缺乏附件结构，难以发挥原有生理功能。重要关节部位的瘢痕将影响患者的行动，严重影响美观。因此，如何促进皮肤组织的再生也是再生医学中的重点之一。皮肤修复是由多种细胞相互协调、共同参与的病理生理过程，主要分为三个相互交叠的阶段：炎症期、增殖期和组织重塑期。

与大部分组织再生中存在的问题类似，修复细胞不足及损伤局部再生能力不足，是阻碍皮肤再生的两大重要问题。研究证实，外源性补充修复细胞的确能够促进皮肤组织再生。富含血小板的血浆中混合角质形成细胞和成纤维细胞可以促进全层皮肤伤口愈合。另一项研究表明，细胞纤维素/丙烯酸水凝胶负载人表皮角质形成细胞和人真皮成纤维细胞能够显著加速烧伤创面愈合。另外使用生物活性纳米纤维支架（由胶原蛋白、聚己内酯以及生物活性玻璃纳米颗粒组成，CPB）通过上调HIF-1α/VEGF/SDF-1α信号通路，促进内皮祖细胞增殖、迁移和内皮祖细胞的管状形成，继而加速创面愈合。皮肤修复所需的靶细胞同样可以通过干细胞分化策略获得，且利用小分子诱导干细胞分化为皮肤相关修复细胞也得到广泛研究。

角质细胞是皮肤再上皮化的重要细胞。干细胞分化是获得角质细胞的主要途径。研究显示iPSC或hESC在RA和BMP-4作用，可以分化为角质形成细胞。在角质形成细胞分化过程中，RA是一种常见的分化剂，用于将干细胞诱导分化至神经外胚层，并上调角蛋白18（K18）和转录因子p63的表达，其中p63参与表皮形态发生和外胚层特化，同时抑制神经方向分化。Wnt信号也被证明在上皮分化中起关键作用。RA信号诱导β-连环蛋白定位于细胞膜，同时减少核β-连环蛋白的量，并下调经典Wnt信号传导。因此，经典Wnt信号的下调也能够诱导iPSC的上皮分化。另外，Src家族激酶抑制剂SU6656调节β-连环蛋白易位至细胞膜，直接磷酸化β-连环蛋白，并抑制β-连环蛋白与经典Wnt依赖性基因表达的E-钙黏着蛋白结合，提示SU6656可以诱导人iPSC分化成上皮细胞。此外，SU6656上调上皮细胞相关基因K18/K8的表达，同时抑制多能性基因Oct4表达。这些上皮细胞为细胞移植应用和皮肤再生医学提供了丰富的资源。除此之外，内皮细胞、毛囊干细胞等都是重要皮肤修复细胞。小分子化合物诱导获得内皮细胞已在前面部分进行总结，但是目前尚未见小分子获得毛囊干细胞的报道，这需要我们进一步研究。同时，利用小分子化合物结合生物材料获得皮肤修复相关细胞的方法同样缺乏。但利用小分子化合物来直接调控创面微环境从而促进皮肤再生的手段已见报道。

纳米结构敷料是创面的新型敷料，可以克服目前其他敷料的局限性。将抗生素、促再生因子或抗炎药物与纳米生物材料相结合构建新型敷料是创面治疗非常具有前景的方法。在前面章节已经提到，静电纺丝是制造输送药物纳米敷料的首选技术。目前，抗生素、抗炎剂、抗氧化剂和/或天然来源的化合物，均可以通过静电纺丝技术进行负载，并有利于创面修复。如利用纳米敷料可在体外和体内高效加载抗生素庆大霉素、头孢他啶以对抗金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌和铜绿假单胞菌，来改善伤口愈合过程。另外，基于Wnt信号通路在皮肤组织修复及再生中的重要性，我们制作了复合Wnt信号通路激活剂（氯化锂）的壳聚糖缓释敷料，该生物敷料具有抑制创面炎症、加速创面血管化、再上皮化，并促进皮肤再生的作用。