α-ラクトアルブミンベースのナノファイバードレッシングは、熱傷創の治癒を改善し、傷跡を減少させます

α-Lactalbumin Based Nanofiber Dressings Improve Burn Wound Healing and Reduce Scarring.

• Xiong Guo
• Yunen Liu
• Hriday Bera
• Haotian Zhang
• Yang Chen
• Dongmei Cun
• Vito Foderà
• Mingshi Yang

抄録

皮膚創傷、特に熱傷損傷は公衆衛生にとって大きな脅威です。現在の創傷治癒研究では、組織修復を促進するだけでなく、瘢痕形成を減少させることができる新しい有望な生物学的材料を同定することが追求されています。本研究では、神経伝達物質セロトニンの前駆体として作用するトリプトファンを豊富に含む食餌性タンパク質であるα-ラクトアルブミン（ALA）が、熱傷創傷の治癒を促進し、瘢痕形成を抑制する可能性を検討した。まず、ALAをポリカプロラクトン（PCL）と電気紡糸して電気紡糸ナノファイバーマット（ENM）を作製し、熱傷モデルラットを用いてその物理化学的特性と創傷治癒効率を評価した後、細胞・分子レベルでの治癒メカニズムを検討した。その結果、ALAとPCLはENMにおいて物理化学的に相溶性があることが示された。様々なナノファイバーの平均直径は183-344nmの範囲内であった。それらの濡れ性および機械的特性は、ALAとPCLの質量比を1/9から1/2に調整することによって容易に調節することができた。選択されたENMは、無視できるほどの細胞毒性と繊維芽細胞への十分な接着性を示し、繊維芽細胞の増殖を促進することができた。PCLをベースとした原始的なENMと比較して、複合足場は創傷治癒プロセスを促進し、16日間にわたって市販の創傷被覆剤と同等の効果を示すことができた。さらに、ALA/PCLベースのENMはI型コラーゲンの合成を増加させ、α平滑筋アクチンの発現を減少させることができ、新しい創傷被覆材が傷跡の形成を減少させることが可能であることを証明した。本研究は、ALAが有望な生物学的材料であり、天然の細胞外マトリックスの構造を模倣した超微細な繊維状の足場に担持された場合に、瘢痕形成を減少させた熱傷皮膚の再生を促進できることを実証した。

Skin wound especially burn injury is a major threat for public health. One of the pursuits in the current wound healing research is to identify new promising biological materials, which can not only promote tissue repair but also reduce scar formation. In this current study, the potentials of α-lactalbumin (ALA), a tryptophan rich dietary protein acting as a precursor of neurotransmitter serotonin, to promote the burn wound healing and reduce the scar formation were investigated. The ALA was initially electrospun with polycaprolactone (PCL) to accomplish electrospun nanofibrous mats (ENMs), subsequently assessed for their physicochemical attributes and wound healing efficiency on burn rat model, then explored their healing mechanisms at cellular and molecular levels. The results showed that ALA and PCL were physicochemically compatible in ENMs. The average diameter of various nanofibers was within 183-344 nm. Their wettability and mechanical properties could be readily modulated by adjusting the mass ratios of ALA and PCL from 1/9 to 1/2. The selected ENMs could demonstrate negligible cytotoxicity and satisfactory adhesion to the fibroblasts and promote their proliferation. As compared to pristine PCL based ENMs, the composite scaffolds could accelerate the wound healing process and exhibit effects comparable to a marketed wound dressing over 16 days. Moreover, the ALA/PCL based ENMs could increase the synthesis of type I collagen and decrease the expression of α-smooth muscle actin, conferring that the novel wound dressings could reduce the formation of scars. Collectively, this study demonstrates that the ALA is a promising biological material and could promote the regeneration of burn skins with reduced scar formation, when being loaded on ultrafine fibrous scaffolds, mimicking the structure of the natural extra cellular matrix.