中科院昆明植物研究所，中科院昆明植物研究所研究生
每年有数以亿计的人遭受意外损伤、外科损伤、慢性溃疡等组织损伤，严重时威胁患者生命。传说，2000多年前，古希腊医学家希波克拉底等人就将蜗牛及其粘液用于治疗皮肤损伤等皮肤创伤疾病，但其在伤口愈合中的物质基础及药理机制等仍是个待解之谜。
2023年1月24日，中科院昆明植物研究所的吴明团队在 Nature Communications上在线发表题为“A natural biological adhesive from snail mucus for wound repair”的研究论文。该论文报道了一种蜗牛来源的天然的多糖基生物粘合剂（dried Snail Mucus Gel, d-SMG），其由带正电荷的蛋白质和聚阴离子糖胺聚糖组成。这种天然生物粘合剂表现出优异的止血性能、生物相容性和生物降解性，并且显著加速慢性伤口的愈合。进一步的机制研究表明，d-SMG有效地促进巨噬细胞向抗炎表型极化，减轻慢性创伤组织中的炎症，并显著增加上皮再生和血管生成；其中富含的肝素样糖胺聚糖为主要药理活性成分，其可高亲和力结合炎症细胞因子。这一天然水凝胶粘合剂的发现或为新一代生物医用组织粘合剂和敷料的研发提供了借鉴和启发。
自然界中生物的粘附现象的揭示，对医用仿生材料的研发具有重要的借鉴启发意义。爬山虎与贻贝等生物粘附现象机制的阐明，推动了新型医用粘附材料研究的蓬勃发展。软体动物蜗牛能分泌粘液，爬行和栖息在潮湿的岩石或树木上。传说2000多年前，古希腊医学家希波克拉底等人就将蜗牛及其粘液用于治疗皮肤损伤类疾病。吴明一研究团队收集蜗牛分泌的这种天然的水凝胶物质，并经灭菌后冷冻干燥得到一种多孔高粘附性能的粘合剂（d-SMG）。该粘合剂强效粘附于湿的组织表面，粘附强度优于临床使用的纤维蛋白胶，而且其能强效黏合大鼠皮肤切口，整体效果优于临床上常用的缝合线和医用508胶。此外，此天然凝胶能减少肝脏破损引起的出血，具有较好的止血功能。
研究人员进一步对d-SMG的物质组成进行了系统的分析鉴定，发现其主要由类肝素糖胺聚糖与蜗牛粘蛋白、蜗牛血蓝蛋白等生物大分子组成。由于电荷的差异，这些物质之间形成了独特的双网络凝胶体系，使得蜗牛粘液凝胶具有很强的粘附性与韧性。这种机制与同属于软体动物的贻贝类的粘附机制显著不同，是生物粘附材料领域的一个有趣而重要的发现，为新一代生物粘合剂的研发提供了理论参考。
糖尿病足溃疡是一种糖尿病患者常见并发症，临床上难治愈、截肢率高危害大。其发病机制复杂，持续的慢性炎症反应是伤口难以愈合的重要原因。研究人员采用糖尿病大鼠全皮层损伤模型评价了d-SMG对慢性伤口的愈合性能，发现d-SMG显著地促进糖尿病慢性伤口愈合，效果优于临床上使用的藻酸盐敷料。组织染色和免疫组化等研究表明，这一天然的粘合剂显著加快慢性伤口的肉芽组织新生、血管新生以及胶原沉积，并且显著下调组织中TNF-α、IFN-γ、IL-6等炎性细胞因子水平。机制研究揭示，通过上调信号传导及转录激活蛋白3（Signal Transducer and Activator of Transcription, STAT3）的磷酸化水平，此天然凝胶促进巨噬细胞向抗炎M2表型极化，缓解慢性伤口处的炎症反应，加快慢性伤口向增殖期过渡，从而加速伤口愈合；该凝胶中的新型糖胺聚糖能高亲和力结合炎症细胞因子，为其主要药理活性成分。
该研究结果为急慢性皮肤伤口的修复提供了一种潜在的治疗策略，也为新一代生物医用粘合剂或敷料的研发提供了借鉴和启发。
图. 冻干蜗牛粘液d-SMG的黏附机理及其促进伤口愈合的机制（图源自Nature Communications）
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参考文献：
Deng, T., Gao, D., Song, X. et al. A natural biological adhesive from snail mucus for wound repair. Nat Commun 14, 396 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41467-023-35907-4
来源：高分子科学前沿
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