研究内容简介
首次设计、开发了一种具有肿瘤治疗和伤口愈合功能的快速成型原位喷雾水凝胶，对于清除手术切除后残留的肿瘤组织和快速促进皮肤创面愈合至关重要。我们发现β-FeSi2（FS）可作为一种新型抗肿瘤剂，不仅具有理想的光热性能，而且释放的Fe离子可以在肿瘤部位诱导芬顿反应，具有化学动力疗法的特性。因此，β-硅化铁/海藻酸钠(FS/SA)复合喷雾水凝胶可以通过光热和化学动力协同有效地杀死肿瘤细胞，肿瘤细胞死亡率高达95%。对光热与化学动力互相增强的相关机制进行了分析：首先，高温能够加强芬顿反应，即光热疗法(PTT)促进了化学动力疗法(CDT)；其次，细胞内?OH可抑制热休克蛋白的表达，即CDT增强了PTT。同时，FS/SA复合喷雾水凝胶可以通过释放一定量的Fe和Si离子来促进相关皮肤组织细胞的迁移、分化，有利于创面愈合。特别地，通过体外实验验证了FS/SA复合喷雾水凝胶能够促进成血管相关基因表达以及显示出良好的成血管能力。进一步通过烧伤动物模型，一方面证明了FS/SA复合喷雾水凝胶优异的伤口愈合功能，尤其能够促进新生真皮内血管新生；另一方面，验证了喷雾水凝胶在紧急伤口治疗中的简便、高效和及时的优点。综上，我们首次将FS作为一种生物活性材料用于组织工程，拓宽了FS的应用领域。并且FS/SA复合喷雾水凝胶可用作一种多功能生物活性材料，用于皮肤肿瘤和伤口愈合的便携式治疗，为家庭、野外等紧急情况下的创伤治疗提供一种新策略。论文第一作者为中科院上海硅酸盐研究所的在读硕士生马文平，上海硅酸盐研究所的马红石副研究员、吴成铁研究员为该文章的共同通讯作者。图1.β-FeSi2(FS)关键理化性能表征。(a)XRD分析；(b)FS的SEM图像；(c)FS水分散液(2.5mg/mL)在不同激光功率密度(nm，0.30、0.45和0.60W/cm2)照射下的升温曲线；(d）不同FS含量的Tris-HCl浸提液（pH=6.0，24h）与H2O2、TMB共孵育后的UV-vis吸收光谱。
图2.FS/SA复合水凝胶用于裸鼠皮肤肿瘤治疗。(a)SA+NIR和SA-10FS+NIR组小鼠在0、1、3、5、10、15分钟的红外热图像；(b)第0天和第12天裸鼠肿瘤部位的照片；(c)12天内五组（n=4，每隔一天记录）的相对肿瘤体积变化曲线；（d）12天后肿瘤组织的光学照片；(e)肿瘤组织的HE染色图像。
图3.喷雾式FS/SA复合水凝胶用于烧伤皮肤伤口愈合。(a)第0、2、8、14天皮肤伤口照片；(b)不同组在第0、2、8、14天创面大小变化示意图；(c)创面闭合率统计；(d)14天后新生皮肤的HE染色：黑色箭头：疤痕；绿色箭头：新生表皮；（e）CD31免疫荧光染色（白色箭头：新生血管）；(f)新生真皮内血管数目统计。
课题组简介中科院上海硅酸盐研究所吴成铁研究员：主要从事3D打印等先进制备技术构建新型组织工程支架、无机生物活性材料于骨、软骨与皮肤组织工程等方向的研究。在AdvancedMaterials,ScienceAdvance,MaterialsToday,Biomaterials，等核心期刊发表SCI论文多篇，连续6年入选Elsevier评选~中国高被引用学者，共申请专利42项，获18项中国专利及2项美国专利授权，其中12项专利技术已获公司转让。现任学术期刊“AppliedMaterialsToday”副主编，“Microstructure”副主编，“ActaBiomaterialia”编委等。
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