负载新型多肽CFAP1的水凝胶敷料在伤口修复中的应用

doi:10.7503/cjcu20260015

摘要/Abstract

摘要：

首先通过固相合成方法制备了含有壳聚糖特异性结合结构域(ChiBD)的成纤维细胞生长因子模拟肽(CFAP1), CFAP1中的ChiBD序列能够与壳聚糖材料特异性地结合；随后将CFAP1与甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖(CCSMA)按优化的比例共混, 通过光固化法制备了一种新型创面修复水凝胶——CCSMA@CFAP1水凝胶. 研究结果表明, CCSMA@CFAP1水凝胶对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的生长有明显的抑制作用, 并且具有突出的抗氧化特性. 同时, CCSMA@CFAP1水凝胶能够显著促进NIH-3T3成纤维细胞的黏附与增殖, 并上调细胞中Ⅰ型胶原蛋白(COL-1)和血管内皮生长因子(VEGF)的表达. 动物实验结果表明, CCSMA@CFAP1能够通过抑制过度炎症、促进组织血管化和组织再生. 在修复264 h后, CCSMA@CFAP1组的伤口愈合率达到94.68%. 同时, CCSMA@CFAP1水凝胶具有良好的生物安全性. 本文研究结果可为相关材料在创面修复方面的应用提供理论和实践数据.

关键词: 成纤维细胞生长因子模拟肽, 甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖, 光固化水凝胶, 创面修复

Abstract:

A fibroblast growth factor mimetic peptide（CFAP1） containing chitosan-binding domain（ChiBD） was first synthesized via the solid-phase synthesis method. The ChiBD sequence in CFAP1 enables specific binding to chitosan-based materials. CFAP1 was blended with carboxymethyl chitosan methacrylate（CCSMA） at an optimized ratio to fabricate a novel wound repair hydrogel through the photo-crosslinking approach. The results demonstrated that the CCSMA@CFAP1 hydrogel exerted a significant inhibitory effect on the growth of Escherichia coli（E.coli） and Staphylococcus aureus（S.aureus）， and exhibited prominent antioxidant properties. Meanwhile， this hydrogel could remarkably enhance the adhesion and proliferation of NIH-3T3 fibroblasts， as well as upregulate the expression of Type Ⅰ Collagen（COL-1） and Vascular Endothelial Growth Factor（VEGF） in the cells. The results of in vivo study indicated that CCSMA@CFAP1 accelerated wound healing by suppressing excessive inflammation， promoting tissue vascularization. After 264 h of repair， the wound healing rate of the CCSMA@CFAP1 group reached 94.68%. Furthermore， the CCSMA@CFAP1 hydrogel possessed favorable biosafety profiles. Collectively， this research provides theoretical and experimental evidence for the application of related materials in wound repair.

Key words: Fibroblast growth factor mimetic peptide, Carboxymethyl chitosan methacrylate, Photo-crosslinked hydrogel, Wound healing

中图分类号:

O631

TrendMD:

汪德州, 韩春雨, 高愉淇, 杨爽, 宋文植. 负载新型多肽CFAP1的水凝胶敷料在伤口修复中的应用. 高等学校化学学报, 2026, 47(6): 20260015.

WANG Dezhou, HAN Chunyu, GAO Yuqi, YANG Shuang, SONG Wenzhi. Application of Hydrogel Dressings Loaded with a Novel Polypeptide CFAP1 in Wound Repair. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(6): 20260015.

图/表 12

Fig.1 The invivo angiogenic promoting effect of CCSMA hydrogels with different CFAP1 contents（A—E） CD31 staining images of tissues surrounding hydrogels in the control group（without CFAP1， A） and groups with 10 ng/mL（B）， 100 ng/mL（C）， 1 μg/mL（D）， and 10 μg/mL（E） CFAP1；（F） the intensity of green fluorescence in the images， n=3， * p<0.05.

Fig.2 Optical images(A—C) and SEM images(D—F) of CCSMA(A, D), CCSMA@FAP1(B, E) and CCSMA@CFAP1(C, F) hydrogels

Fig.3 Fluorescence images and binding ability of FAP1 and CFAP1 to CCSMA hydrogel detected via fluorescence method(n=3, * p<0.05)(A), tensile stress⁃strain curves of hydrogels(B), and cumulative release rate of FAP1 and CFAP1 in the hydrogels over time(n=3)(C)

Fig.4 Calcein‑AM staining images of NIH‑3T3 cells cultured for 24 h on the surfaces of CCSMA(A), CCSMA@FAP1(B), and CCSMA@CFAP1(C) hydrogels, and the results of proliferation of NIH⁃3T3 cells on the surface of hydrogels detected via CCK⁃8(D)（D） n=3， * p<0.05.

Fig.5 Images of cell staining showing the promotion of wound healing by CCSMA, CCSMA@FAP1 and CCSMA@CFAP1(A), and quantitative detection results of the cell scratch experiment(B)（B） n=3， * p<0.05.

Fig.6 Images of immunofluorescence staining of COL⁃1 and VEGF in NIH⁃3T3 cells on the surface of CCSMA, CCSMA@FAP1 and CCSMA@CFAP1(A), and quantitative analysis of immunofluorescence staining of COL⁃1(B) and VEGF(C)n=3， * p<0.05.

Fig.7 Typical photos of the colonies formed by E. coli and S. aureus growing on solid LB agar medium(A) and colony count statistics(B, C)（B， C） n=3， * p＜0.05.

Fig.8 DCFH⁃DA staining images of intracellular reactive oxygen species(ROS)(A) and fluorescence quantitative statistics(B)（B） n=3， * p＜0.05.

Fig.9 Repair effects of hydrogels on full⁃thickness wound in rats（A） Photographs of the wound at different time points；（B） closure rates of the wound at different time points， n=3；（C） closure rate of the wound at the final time point（11 d）， n=3， * p＜0.05.

Fig.10 H&E and Masson staining images of tissues after wound repair in the Control group, CCSMA group, CCSMA@FAP1 group, and CCSMA@CFAP1 hydrogel dressing group

Fig.11 Immunofluorescence staining images of IL⁃6, TNF⁃α, CD31 and VEGF in wound repair tissues from the Control group, CCSMA group, CCSMA@FAP1 group and CCSMA@CFAP1 hydrogel dressing group(A) and statistical results of fluorescence intensity(B)（B） n=3， * p＜0.05. a. Control； b. CCSMA； c. CCSMA@FAP1； d. CCSMA@CFAP1.

Fig.12 H&E staining images of heart, liver, spleen, lung and kidney in rats after wound repair in the Control group, CCSMA group, CCSMA@FAP1 group and CCSMA@CFAP1 hydrogel dressing group

参考文献 29

[1]	Gurtner G. C.， Werner S.， Barrandon Y.， Longaker M. T.， Nature， 2008， 453（7193）， 314—321
[2]	Sadeghi⁃Aghbash M.， Rahimnejad M.， Adeli H.， Feizi F.， Curr. Pharm. Biotechnol.， 2023， 24（9）， 1079—1093
[3]	Lagoa T.， Queiroga M. C.， Martins L.， Pharmaceuticals， 2024， 17（9）， 1110
[4]	Liang Y. P.， He J. H.， Guo B. L.， ACS Nano， 2021， 15（8）， 12687—12722
[5]	Liu H.， Wang C. Y.， Li C.， Qin Y. G.， Wang Z. H.， Yang F.， Li Z. H.， Wang J. C.， RSC Adv.， 2018， 8（14）， 7533—7549
[6]	Yao H.， Wu M.， Lin L. W.， Wu Z. L.， Bae M.， Park S.， Wang S. L.， Zhang W.， Gao J. F.， Wang D. A.， Piao Y. Z.， Materials Today Bio.， 2022， 16， 100429
[7]	Raina N.， Pahwa R.， Thakur V. K.， Gupta M.， Int. J. Biol. Macromol.， 2022， 223， 1586—1603
[8]	Li H. Y.， Wang Y. P.， Guo L.P.， Huang L. Q.， Li X.， Gao W. Y.， Chem. Eng. J.， 2024， 497， 154143
[9]	Cao S. J.， Ji P. H.， Hao L. L.， Sun C.， Mao H. L.， Gu Z. W.， Carbohydr. Polym.， 2025， 347， 122699
[10]	Zhang X. Y.， Liang Y. P.， Huang S. F.， Guo B. L.， Adv. Colloid Interface Sci.， 2024， 332， 103267
[11]	Upadhyaya L.， Singh J.， Agarwal V.， Tewari R. P.， Carbohydr. Polym.， 2013， 91（1）， 452—466
[12]	Vosoughi P.， Naghib S. M.， Mozafari M. R.， Mini⁃Rev. Org. Chem.， 2025， 22（5）， 479—504
[13]	Klosinski K. K.， Wach R. A.， Girek⁃Bak M. K.， Rokita B.， Kolat D.， Kaluzinska⁃Kolat Z.， Klosinska B.， Duda L.， Pasieka Z. W.， Polymers， 2023， 15（1）， 144
[14]	Chen X. G.， Wang Z.， Liu W. S.， Park H. J.， Biomaterials， 2002， 23（23）， 4609—4614
[15]	Li J.， Yang J. H.， Wang S. G.， Gels， 2025， 11（8）， 651
[16]	Syromiatnikova V. Y.， Kvon A. I.， Starostina I. G.， Gomzikova M. O.， Arch. Dermatol.l Res.， 2024， 316（7）， 405
[17]	Kashimoto R.， Kamei Y.， Nonaka S.， Kondo Y.， Yamamoto S.， Furukawa S.， Ohashi A.， Satoh A.， Developmental Biology， 2023， 498， 14—25
[18]	Farooq M.， Hwang M.， Khan A. W.， Batool M.， Ahmad B.， Kim W.， Kim M. S.， Choi S.， Life Sci.， 2025， 364， 123432
[19]	Roy A.， Dodd⁃o J. B.， Shadpoor B.， Patel S. K.， Gharati G.， Hanna M.， Lateef⁃Fnu A.， Heffernan C.， Kumar V. A.， Advanced Biology， 2025， 9（11）， e00327
[20]	Wang Y.， Fu C.， Wu Z. X.， Chen L.， Chen X. S.， Wei Y.， Zhang P. B.， Carbohydr. Polym.， 2017， 174， 723—730
[21]	Hao X. T.， Miao S.， Li Z. Q.， Wang T. R.， Xue B. B.， Chen J. D.， Xian C. X.， Bi L.， Materials & Design， 2023， 227， 111729
[22]	Liu B.， Jin M.， Wang D. A.， Acta Biomater.， 2023， 161， 67—79
[23]	Qu L. F.， Chen Z. L.， Chen J. H.， Gan Y. B.， Tan X.， Wang Y.， Zhang C.， Chen B.， Dai J. W.， Chen J. X.， Shi C. M.， Biomater. Sci.， 2023， 11（24）， 7926—7937
[24]	Heino J.， Huhtala M.， Käpylä J.， Johnson M. S.， Int. J. Biochem. Cell Biol.， 2009， 41（2）， 341—348
[25]	Melincovici C. S.， Bosca A. B.， Susman S.， Marginean M.， Mihu C.， Istrate M.， Moldovan I. M.， Roman A. L.， Mihu C. M.， Rom. J. Morpho. Embryo.， 2018， 59（2）， 455—467
[26]	Anitha A.， Rani V. V. D.， Krishna R.， Sreeja V.， Selvamurugan N.， Nair S. V.， Tamura H.， Jayakumar R.， Carbohydr. Polym.， 2009， 78（4）， 672—677
[27]	Sun X. Q.， Zhang J. J.， Mi Y. Q.， Miao Q.， Tan W. Q.， Li Q.， Guo Z. Y.， J. Oceanol. Limnol.， 2022， 40（1）， 284—295
[28]	Sato Y.， Ohshima T.， Int. J. Legal Med.， 2000， 113（3）， 140—145
[29]	Moreira H. R.， Marques A. P.， Curr. Opin. Biotechnol.， 2022， 73， 253—262