Advanced Materials | 压电陶瓷纳米纤维气凝胶引导中性粒细胞命运，促进糖尿病组织再生

中性粒细胞死亡通路的失调构成了糖尿病组织再生的关键障碍，其中焦磷灭会持续慢性炎症，而凋亡则促进组织稳态。然而，实现对中性粒细胞死亡模式的可靠控制，以调节炎症和修复过程仍是一大挑战。我们开发了基于压电陶瓷纳米纤维的多功能气凝胶支架，协同引导中性粒细胞的命运。具体来说，（K，Na）NbO 3 压电陶瓷被掺入明胶/聚乳酸纳米纤维膜中，通过高速碎裂均质化，并经冷冻干燥形成多孔气凝胶支架。与视黄醇衍生物哌啶结合后，最终得到压电陶瓷纳米纤维气凝胶（KAP）。KAP 释放的钙肽抑制半胱天冬酶-3 介导的 gasdermin E（GSDME）切割，使中性粒细胞死亡从热跳转为凋亡。与此同时，在超声激活时，KAP 产生表面电位，通过钙的流入和溶酶体酸化增强巨噬细胞吞噬能力。这种机械-化学双重方法促进了吐血细胞作用，并将巨噬细胞重新编程为促进再生的表型，从而打破糖尿病微环境中慢性炎症的循环。在糖尿病啮齿动物模型中，KAP 显著加速软组织和硬组织的愈合。本研究展示了一种压电陶瓷纳米纤维气凝胶，为糖尿病组织再生提供了潜在的治疗途径。该研究以题为“Piezoelectric Ceramic Nanofiber Aerogels Direct Neutrophil Fate for Diabetic Tissue Regeneration”发表在Advanced Materials上。

糖尿病组织再生的死亡模式编辑疗法示意图。(a)通过分散和冷冻干燥法制备明胶/聚乳酸(A)。(K，Na)NbO3压电颗粒(K)被均匀掺入形成压电气凝胶(KA)。通过EDC/NHS介导的视黄醇(P)与KA的偶联生成 KAP 。(b)将 KAP 应用于颅骨和皮肤缺损的局部区域以促进组织愈合。(c)（左图）普遍存在的caspase-3/ GSDME 介导的焦亡导致炎症浸润，并诱导周围巨噬细胞向M1表型极化，从而损害组织修复。（右图）KAP 通过抑制 GSDME 将中性粒细胞死亡从焦亡重编程为凋亡。在超声刺激下，压电效应增强巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的吞噬作用及随后的M2极化，最终减轻炎症并促进组织愈合。高血糖的炎症困境源于中性粒细胞焦亡。(a) 从GEO数据库获取的糖尿病（DB）小鼠与正常野生型（WT）小鼠中免疫细胞类型的表达谱。(b) 两组间不同细胞群比例的统计分析。(c) 不同细胞类型中焦亡通路的评分。(d) 不同天数中性粒细胞焦亡变化的比较。(e) 小提琴图展示焦亡通路相关关键基因的表达。(f) DB与WT小鼠皮肤缺损模型示意图。(g) D0与D5组背部伤口愈合比较（n=9生物学重复）。红色箭头指示舌上皮尖端。比例尺500 µm 。(h) 第5天小鼠皮肤组织流式细胞术分析（Annexin V+Sytox+表示门控及双联体去除后的焦亡；CD11b+CD45+：髓系细胞；Ly-6Ghigh：中性粒细胞；F4-80high：巨噬细胞）。(i) DB与WT组间焦亡细胞比例比较（n=3生物学重复）。(j) 中性粒细胞标志物（Ly-6G）、凋亡（Cleaved-caspase3）与焦亡（GSDME -NT）的共染色。比例尺左50 µm ，右5 µm 。(k) 凋亡（Cleaved-caspase3）与焦亡（GSDME -NT）的蛋白质印迹分析。所有数据均以均值±标准差表示。(g，i) 中间比较采用非配对双侧t检验。KAP 的设计、制备与表征。(a) KAP 构建示意图。(b) KNN 的TEM图像及对应的EDS元素分布图。比例尺：左500 nm，右1 µm 。(c) KAP 的 XRD 图。插图：钙钛矿结构。红线：实测 XRD 值；黑线：理论 XRD 值；黄线：布拉格衍射；蓝线：误差值。(d) KAP 的 XPS 光谱。(e) PLA/明胶、A、KA和 KAP 的宏观图像及SEM图像。(f) KNN 带隙分析示意图及其压电催化机制。比例尺：上100 µm ，下20 µm 。(g) KNN 的紫外-可见漫反射光谱（左y轴，蓝线）及振幅-电压蝴蝶曲线（右y轴，红线）。(h) KAP 的累积释放曲线（n = 5生物学重复）。(i) A、KA和 KAP 的降解曲线（n = 5生物学重复）。(j) 通过Alamar Blue染色评估 KAP 与HL60和THP1细胞共培养的细胞相容性（n = 4生物学重复）。(k) KAP 与大鼠心脏血液共孵育的溶血实验（n = 4生物学重复）。所有数据均以均值±标准差表示。k图比较采用单因素方差分析，i，j图比较采用双因素方差分析。

参考消息：

DOI: 10.1002/adma.202520475