慢性伤口是一种危及生命的疾病，其特征是闭合受损。慢性炎症和再生修复障碍导致慢性糖尿病伤口的病理表型，降低药物疗效。本研究发现，表皮干细胞（EpSCs）在炎症性微环境中的增殖和分化能力较差，是导致慢性糖尿病伤口愈合延迟的关键因素。为解决这一问题，我们设计了一个纳米级联工程研讨会（Cu 5.4 O@LL-37/pDNA），能够同时重塑炎症微环境并激活 EpSC 功能，促进快速伤口闭合。车间采用了核心-壳体结构设计。该核心为超小的 Cu 5.4 O 纳米酶，能够高效消除活性氧，增强炎症反应，并将病理性伤口微环境转变为促进再生的生态位。壳体通过质粒 DNA（pDNA）和抗菌肽 LL-37 的静电组装构成，提高了基因转染效率并有效抑制细菌感染。通过利用微环境调制和结构设计的双重优势，该系统显著提升了基因递送，促进了 P311 的持续表达，从而促进了 EpSC 的增殖和分化。这种纳米疗法重塑微环境并激活 EpSC 功能，加速了糖尿病和感染模型中的再上皮化和伤口闭合。这种治疗策略是一种实现慢性伤口持久且有效愈合的新方法。
该研究以题为“Nanocascade Engineering Workshop for Synergistic Microenvironment Reprogramming and EpSC Revitalization in Precise Diabetic Wound Therapy”发表在Advanced Materials上。

炎症微环境驱动的糖尿病伤口中表皮干细胞（EpSC）功能障碍及双模式级联纳米治疗策略促进快速上皮再生。(a) 糖尿病伤口病理微环境示意图。持续性炎症反应与过量活性氧（ROS）会破坏表皮干细胞（EpSCs）的增殖与分化能力，导致活体EpSC池耗竭并诱导细胞死亡，从而引发上皮再生延迟及屏障功能障碍。典型通路包括IL-17/ NF - κB / TNF 活性增强及PI3K–Akt/Hippo/Wnt信号通路减弱。(b) 局部级联治疗用核壳复合纳米载体Cu5.4O@LL-37/pDNA结构示意图。超微Cu5.4O纳米酶核心可穿透创面床层清除过量ROS以缓解炎症微环境，而LL-37辅助质粒外壳则促进P311蛋白的高效递送与持续表达。该微环境调控与基因转染系统旨在恢复EpSC增殖分化能力，从而加速上皮再生进程。

糖尿病与急性伤口愈合中胚胎干细胞（EpSCs）的单细胞分析及验证。(a)单细胞RNA测序（scRNAseq）流程图。样本采集自人类糖尿病伤口（DWs；n=5；GSM5050558）和急性伤口（AWs；n=3；GSM7717082）。(b)所有样本中细胞类型聚类的 UMAP 可视化结果。(c)柱状图显示DW组与AW组中EpSCs的比例分布。(d)EpSCs中下调基因的 KEGG 通路富集分析。圆点颜色表示校正后的p值，圆点大小表示富集基因数量。(e)与EpSCs分化及增殖相关核心基因的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。(f)按分化潜能评分（预测顺序）着色的EpSCs伪时间轨迹图。(g)按增殖潜能评分着色的AW组与DW组EpSCs UMAP 图。

糖尿病伤口微环境中过度活跃的炎症信号传导会抑制胚胎干细胞（EpSC）的增殖与分化。(a) 细胞间通讯分析显示关键信号通路的相对信息流。糖尿病伤口（DWs）中信号强度显著增强的通路以红色高亮显示，而急性伤口（AWs）中占主导地位的通路则以蓝色呈现。(b) 热图展示了 MIF 和 TNF 信号通路的细胞相互作用网络，直观呈现伤口微环境中主要信号发送者与接收者的细胞类型。(c) 基于单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据构建的相关性热图，显示炎症相关基因表达与EpSC群体中关键增殖/分化相关基因之间的关联性。红色表示正相关性，蓝色表示负相关性。

Cu5.4O@LL-37/pDNA纳米颗粒表征分析。(a) Cu5.4O@LL-37/pDNA合成示意图。(b) Cu5.4O、Cu5.4O@LL-37及Cu5.4O@LL-37/pDNA的透射电子显微镜图像及其统计直方图（n=50）。(c) Cu5.4O、Cu5.4O@LL-37与Cu5.4O@LL-37/pDNA纳米颗粒的流体动力学直径分布（n=3）。(d) Cu5.4O、Cu5.4O@LL-37及Cu5.4O@LL-37/pDNA纳米颗粒的Zeta电位值（n=3）。(e) Cu5.4O、Cu5.4O@LL-37与Cu5.4O@LL-37/pDNA纳米颗粒的 FTIR 。(f) Agarose凝胶电泳图谱显示Cu5.4O@LL-37与pDNA在不同N:P摩尔比下的复合效率（n=3）。数据以均值±标准差表示。统计学显著性通过单因素方差分析结合Tukey事后检验确定（图c、e）。*p<0.05，**p<0.01。

总结

一篇发表于《Advanced Materials》的研究报道了一种基于超小Cu5.4O纳米酶与LL-37/pDNA复合壳层的核壳结构纳米平台（Cu5.4O@LL-37/pDNA），通过同步调控炎症微环境与激活表皮干细胞（EpSCs）功能，实现糖尿病创面的高效修复。单细胞测序分析揭示，糖尿病创面中EpSCs的增殖（PCNA、SOX9）与分化（TP63、SMAD4）关键基因显著下调，其功能抑制与TNF、IL-17等炎症信号通路上调密切相关。基于此，研究团队构建了以Cu5.4O为核、LL-37/pDNA为壳的纳米级“工程车间”，其中Cu5.4O具有高效清除活性氧（ROS）的类酶活性，可缓解氧化应激；LL-37兼具抗菌与促转染功能，协同实现pDNA编码的P311基因高效递送与持续表达。

体外实验表明，该平台在LPS诱导的炎症条件下仍保持高转染效率（>45%），显著降低EpSCs内ROS水平与凋亡率，并恢复其增殖与迁移能力。转录组分析显示，其上调PI3K-Akt、MAPK等再生相关通路，下调IL-17、NF-κB等炎症通路。在糖尿病小鼠全层皮肤缺损及MRSA感染模型中，Cu5.4O@LL-37/pDNA处理组显著加速创面闭合，促进再上皮化、胶原沉积与血管新生，并有效清除细菌。免疫荧光证实其恢复了EpSCs中SMAD4、TP63、SOX9、PCNA的表达。该研究为糖尿病创面治疗提供了“微环境重塑+干细胞功能恢复”的双重协同策略。<｜end▁of▁thinking｜>一篇发表于《Advanced Materials》的研究报道了一种基于超小Cu5.4O纳米酶与LL-37/pDNA复合壳层的核壳结构纳米平台，通过同步调控炎症微环境与激活表皮干细胞功能，实现糖尿病创面的高效修复。单细胞测序分析揭示，糖尿病创面中表皮干细胞的增殖与分化关键基因显著下调，其功能抑制与TNF、IL-17等炎症信号通路上调密切相关。基于此，研究团队构建了以Cu5.4O为核、LL-37/pDNA为壳的纳米平台，其中Cu5.4O具有高效清除活性氧的类酶活性，可缓解氧化应激；LL-37兼具抗菌与促转染功能，协同实现pDNA编码的P311基因高效递送与持续表达。

参考消息：

DOI: 10.1002/adma.202522987