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背景介绍

口腔溃疡影响全球超过25%的人口。由于口腔黏膜无法像皮肤那样形成稳定的保护性痂皮，溃疡持续暴露于物理摩擦、化学刺激和微生物环境中，导致自然愈合缓慢且伴有剧烈疼痛，完全愈合需长达两周。疼痛导致的进食困难、睡眠障碍和心理压力可能进一步引发免疫抑制，最终形成愈合受损和潜在复发的恶性循环。尽管膜贴片能覆盖创面提供隔离保护，但在湿润、动态且富含微生物的口腔环境中，表面水化层阻碍了粘附官能团与黏膜的直接接触；同时水解、溶胀和咀嚼等机械扰动共同加速结构降解，导致贴片在2小时内脱落或失效。因此，亟需兼具稳定湿粘附、生物相容性和抗菌/抗炎功能的新型材料体系。

研究思路

针对上述挑战，陕西师范大学杨鹏教授团队提出了一种基于类淀粉样蛋白的湿粘附材料策略。团队采用二硫键还原剂TCEP和两亲性溶剂TFE对模型球状蛋白BSA进行分子去折叠并维持其伸展构象，赋予其可纺性，从而获得纯BSA纳米纤维网（BFM）。BFM的杨氏模量与口腔黏膜匹配，有助于防止因模量失配导致的脱落和不适。湿润时，BFM发生构象转变形成富含β-折叠的类淀粉样结构并暴露疏水区域，界面粘附力提升至2.7倍。中间层的Carbomer进一步协助BFM破坏水化层，其溶胀链扩散至BFM表面锚定贴片，同时与黏蛋白形成特异性分子相互作用增强粘附。BFM-C的粘附强度是商业产品的6-50倍，能有效抵抗液体冲洗、循环机械载荷、口腔肌肉运动和咀嚼摩擦。进一步共纺甘草次酸实现抗菌抗炎功能，在大鼠模型中达到96%的溃疡闭合率，比最佳商业产品（55%）改善75%。相关内容以 "Multiple-layer mesh from electrospinnable amyloid-like protein and their application in treating oral ulcer" 发表在 《Nature Communications》！

图片解析

图1. 类淀粉样蛋白电纺网的制备及其在湿组织粘附和口腔溃疡治疗中的应用： (a) 通过去折叠-稳定化策略制备基于电纺类淀粉样蛋白的BFM(GA)-C贴片及其湿粘附机制。(b) BFM(GA)-C用于口腔溃疡治疗示意图，形成保护性封闭环境促进愈合，与传统贴片无效形成对比。

图2. BFM的电纺制备及其结构与性能的可调性： (a) 去折叠-稳定化策略使球状BSA转变为可纺纳米纤维的示意图。(b) TCEP对不同BSA浓度纺丝液体系粘度的影响。(c) BFM光学照片。(d) 不同BSA浓度和TCEP pH下BFM的SEM图像。(e-f) BSA浓度和TCEP pH对纤维直径的影响。(g-h) 非取向和取向BFM的SEM图像及应力-应变曲线，取向BFM拉伸强度达6 MPa（约4倍于非取向）。

图3. BFM的水驱动构象转变特征： (a) NPM荧光实时检测显示TCEP有效还原BSA二硫键。(b-c) 酰胺I去卷积及α-螺旋/β-折叠含量显示水处理后β-折叠含量从<33%升至50.6%。(d-e) HR-TEM显示水处理BFM中出现晶格间距0.24 nm的纳米晶结构。(f) WAXS显示水处理后4.5 Å和9.5-10 Å处衍射峰强度显著增加。(g) 氨基酸残基倾向性图显示水处理后疏水Phe增加1.5倍，亲水Cys/His/Asp减少。(h-i) AFM力谱显示水处理使归一化粘附力从45.7 mN/m升至121.8 mN/m（约2.7倍）。

图4. BFM-C的构建及其多重粘附机制： (a) BFM-C三明治结构示意图及SEM截面图。(b) SEM显示水处理后BFM-C纤维间出现连接点。(c) 3D CLSM显示Cy5-Carbomer（红色）在湿润后向下扩散。(d) ATR-IR显示水处理后酰胺II带从1537 cm⁻¹移至1525 cm⁻¹，-OH/-NH₂峰从3288 cm⁻¹移至3276 cm⁻¹。(e) BFM-C在水中8 h后保留~96%质量，游离Carbomer粉末1 h后低于10%。(f) BFM-C接触水5秒内溶胀至15倍初始质量，最终超过18倍（BFM<150%）。(g) BFM-C湿粘附机制示意图。

图5. BFM-C的体内外粘附性能： (a) FTIR显示PAA-黏蛋白混合物在O-H伸缩区（3000-3700 cm⁻¹）吸收显著增强，表明氢键网络形成。(b) QCM-D显示PAA在黏蛋白表面吸附质量约110 ng/cm²，而糊精无可测吸附。(c) BFM-C粘附强度22.67 kPa，界面断裂能127.4 kJ/m²（为对照的12.3-76.4倍）。(d) BFM-C粘附强度优于已报道电纺和非电纺粘附贴片。(e) 拉脱测试后BFM-C表面出现裂纹，表明纤维网络不可逆变形耗散能量。(f) BFM-C在拉伸、弯曲和扭转变形下保持牢固粘附。(g) 200次循环加载后保持89.6%初始粘附强度。(h) 模拟唾液中24 h后仍保持61.2%初始强度，绝对强度仍高于商业产品初始值。(i) 旋转盘测试中BFM-C稳定粘附超24 h，商业产品10 min-3 h内脱落。(j) 大鼠口腔中BFM-C在4 h观察期内保持牢固粘附。

图6. BFM(GA)-C的制备与性能评价： (a-b) BFM过滤后细菌悬液从浑浊变澄清（OD600从0.813降至0.005），SEM证实细菌被拦截在膜一侧。(c) GA负载BFM(GA)-C构建策略示意图。(d) FTIR确认GA成功负载。(e) BFM(GA)-C对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌和牙龈卟啉单胞菌均表现广谱抗菌活性。(f) GA释放呈双相模式，4 h释放~60%，10 h累计~80%。(g) MTT显示BFM(GA)-C对L929成纤维细胞无显著细胞毒性。(h) 口腔黏膜刺激试验显示无充血、肿胀、糜烂等刺激迹象。(i-j) 模拟胃液中20 min完全降解，MALDI-TOF证实BSA特征66 kDa峰消失。

图7. BFM(GA)-C贴片体内疗效： (a) 7天内溃疡愈合进程，BFM(GA)-C组第7天接近完全愈合。(b) H&E和CD11b染色显示第1天BFM(GA)-C组炎性细胞局限于固有层，而对照组广泛浸润。(c) 第7天H&E和CK5/CK13染色显示BFM(GA)-C组完全被新生上皮覆盖且分层清晰，商业组和未处理组未完全闭合。(d) BFM(GA)-C组溃疡闭合率~96%，商业产品49-55%。(e) 血常规显示BFM(GA)-C组WBC、Mon、Gran接近基线，对照组超基线2倍。(f) 血清生化显示Y-Patch组ALT超基线3倍以上，BFM(GA)-C组指标正常；体重变化显示BFM(GA)-C组增加20%，Y-Patch组下降24%。(g-j) 兔模型验证：第5天BFM(GA)-C组溃疡闭合率85.7%（对照组的2.3倍），H&E/PAS/CD45染色及主要器官H&E均证实疗效和安全性。

结论

本研究通过精确调控球状蛋白的去折叠-稳定化状态，建立了构象编程策略，实现了无合成聚合物辅助的蛋白纳米纤维直接电纺。所得BFM杨氏模量与口腔黏膜匹配，水触发快速构象重排形成富含β-折叠的结构并暴露疏水残基，模拟天然淀粉样蛋白在湿界面的粘附机制，界面粘附强度提升2.7倍。通过将BFM与Carbomer以三明治结构复合，BFM-C协同破坏界面水化层并通过多价非共价相互作用实现强韧湿粘附，粘附强度为商业产品的6-50倍，且在动态口腔条件下保持稳定。进一步负载GA后，BFM(GA)-C贴片集屏障保护、抗菌和抗炎功能于一体，在大鼠口腔溃疡模型中实现96%愈合率，比最佳商业对照加速愈合75%，在兔模型中验证了跨物种普适性和转化潜力。该工作为设计面向湿生物界面的粘附材料提供了可推广的范式。

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