基于数字加热装置的小鼠棋盘样烧伤创面愈合模型
2024年12月27日
本文介绍了一种使用数字加热装置在小鼠中建立烧伤伤口愈合模型的简化方案。在皮肤上创建的棋盘状实验位点有助于进一步进行伤口愈合检测的功能分析。
我们开发了一种简单、经济且操作便捷的小鼠烧伤动物模型，可用于制备一致的全层皮肤烧伤。本研究将为研究人员提供必要的工具，以促进烧伤损伤新型治疗方法的研发。在不同的实验动物模型中，产生烧伤创面的方法各不相同。
然而，既往研究中烧伤造模技术及其产生的烧伤深度存在不一致且描述不充分的问题，而这一点对于确定烧伤严重程度及烧伤治疗方法至关重要。在本方案中，我们采用一种便捷的数字化加热装置，在小鼠背部制造棋盘样烧伤创面。该方法可实现精确的温度控制，相较于其他可变技术，提高了安全性和可重复性，减少了实验动物的使用，并有助于开展可靠的创面愈合研究。
首先，将数字加热装置的温度调节至97摄氏度。待小鼠深度麻醉后，将其转移至加热垫上，保持俯卧位。使用已灭菌的直径为9毫米的1毫升移液器吸头，精确定位所需的损伤部位。
用预先修剪好的无菌巾覆盖皮肤，暴露手术区域。戴上耐热手套，并确认数字加热装置的温度。然后将加热装置的尖端置于已定位的伤口部位中心，在97摄氏度下持续加热10秒，形成六个圆形伤口，每个伤口直径为4毫米。
接下来，将冰敷于烧伤创面以控制可能的疼痛。将小鼠放入恢复笼中，然后用5到10滴饮用水将部分饲料颗粒润湿，并将其放置在笼底以方便进食。烧伤诱导24小时后，用生理盐水浸湿的无菌纱布清洁所有创面。
用纱布轻拍皮肤，然后使用注射器将少量TKH水凝胶抗菌凝胶涂抹于烧伤创面。在烧伤诱导后的特定时间点，用无菌1毫升移液器枪头尖端标记创面，并用数码相机拍摄图像。处死动物后，使用剪刀分离创面及其周围皮肤，包括下方肌肉组织，大小约为1厘米×1厘米。
显微分析显示表皮完全破坏，真皮层全层受损，损伤延伸至皮下脂肪和肌肉层。第3天时，伤口处于炎症阶段，表现为血管扩张和大量炎性细胞浸润。第7天时，观察到伤口面积明显缩小；第14天时，形成肉芽组织，并伴有大量胶原沉积，标志着进入组织重塑阶段。
与未处理的伤口相比，使用TKH肽水凝胶治疗的伤口在第7天、第10天和第14天的伤口面积更小，表明其伤口愈合能力显著提高。
概述
本研究介绍了一种利用数字加热装置在小鼠中建立烧伤创面愈合模型的简化方案。该技术可产生一致的全层烧伤，从而实现对创面愈合功能的可靠分析。
关键研究组成部分
研究领域
- 烧伤损伤与治疗
- 伤口愈合机制
- 动物模型构建
背景
- 现有烧伤模型的挑战包括烧伤深度和致伤技术的一致性不足。
- 需要可靠的模型来研究伤口愈合及治疗效果。
- 本研究旨在解决对一种经济高效、操作简便的方法的需求。
使用的方法
- 使用数字加热装置制备烧伤创面。
- 用于研究伤口愈合的小鼠模型。
- 应用TKH水凝胶进行伤口治疗效果评估。
主要结果
- 观察到表皮完全破坏及真皮全层损伤。
- 至第14天，与未处理伤口相比，经处理伤口表现出更佳的愈合效果。
- 通过显微分析验证了伤口面积测量值的显著差异。
结论
- 该研究成功展示了一种可重复的烧伤创面愈合研究模型。
- 该模型对于开发新的烧伤治疗方法及理解愈合过程具有重要意义。
常见问题
执行层面的行业相关性
稳定且可重复的体内烧伤模型对于伤口愈合治疗药物的临床前评估以及组织修复机制研究至关重要。利用数字加热装置建立的棋盘状小鼠烧伤模型，可解决烧伤深度和面积的变异性问题，有助于在伤口愈合研究中实现可靠的靶点验证和转化连续性。该模型能够帮助生物制药团队在早期发现阶段的研究流程中，获得定量、标准化的数据，用于候选药物筛选和机制层面的风险评估。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 能够在受控的体内系统中严格探究伤口愈合通路及治疗假设。
- 通过提供可重复的损伤模型和愈合终点，支持靶点的功能性验证。
- 通过标准化的损伤诱导和愈合评估，提高候选分子筛选的预测可信度。
筛选与检测方法开发
- 制备经过验证的动物模型，用于后续筛选促进伤口愈合的化合物和生物材料。
- 通过控制烧伤面积、深度和位置，实现检测方法的标准化和可重复性。
- 提供定量输出结果，如伤口面积缩小程度和组织学评分，以可靠地评估化合物效果。
转化与临床前研究
- 通过模拟全层烧伤及组织重塑阶段，与疾病相关终点保持一致。
- 通过实现组织学和功能学检测，支持从发现到临床前验证的连续性研究。
- 为靶向炎症、再上皮化和肉芽组织形成的治疗候选物提供作用机制层面的风险评估。
流程与工作流整合
该模型适用于从早期发现到临床前验证的连续研究过程，可用于检验假设、筛选先导化合物，以及评估伤口愈合干预措施的转化潜力。
- 发现生物学：促进伤口修复和炎症过程中假设验证与通路解析。
- 筛选：提供可重复、定量的伤口愈合指标，用于化合物初筛。
- 分析：提供标准化的伤口面积、组织学特征及愈合动力学测量。
- 转化研究：通过模拟临床相关的烧伤损伤与修复，连接发现阶段与临床前研究。
- 企业级复用：提供可重复使用、标准化的平台，用于评估多种伤口愈合方式和干预措施。
运营与企业影响
- 科学价值：提高伤口愈合研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：增强体内烧伤模型的标准化、可重复性和可扩展性。
- 战略价值：通过提供可靠的临床前数据，改善决策推进或终止的判断，提升资本使用效率。
- 项目组合影响：支持基于风险调整的伤口愈合候选方案的优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备动物操作、麻醉和伤口护理方面的专业知识。
- 需要配备具有精确温度控制的数字加热设备，以及用于伤口评估的成像基础设施。
- 要求不同研究团队之间对烧伤诱导和愈合评估方案进行标准化。
- 针对不同小鼠品系或伤口愈合终点指标，可能需要进行方法调整。
- 局限性包括模型物种间的差异，以及需要通过组织学方法验证损伤深度。
