《AFM》吉林大学李道伟/张俊虎：氧化镁辅助双交联生物功能水凝胶

【摘要】

全层皮肤损伤一直是临床治疗中的一个复杂问题。生物材料的应用为细胞募集和细胞外基质的沉积提供了人工基质，以加速伤口愈合。对于全层皮肤缺损的修复，利用MgO-邻苯二酚和席夫碱键的双交联作为凝胶形成机制的一部分，通过添加MgO制备生物多功能水凝胶（CCOD-MgO）儿茶酚改性壳聚糖 (CHI-C) 和氧化葡聚糖 (ODex)。

CCOD-MgO 表现出高组织粘附、优异的自我修复、止血功能和低膨胀率。加入MgO和邻苯二酚螯合后，CCOD-MgO的粘合强度约为35kpa，远大于纤维蛋白胶。此外，由于壳聚糖和 MgO 在体外的协同作用，CCOD-MgO 具有比 CHI-C/ODex 水凝胶（CCOD）更好的抗菌性能。因此，CCOD-MgO可以保护伤口免受感染，并加速体内全层皮肤缺损和烧伤模型中表皮的愈合速度。这些结果表明，CCOD-MgO 将是临床治疗全层皮肤损伤的一种有前途的治疗策略。相关论文以题为Magnesium Oxide-Assisted Dual-Cross-Linking Bio-Multifunctional Hydrogels for Wound Repair during Full-Thickness Skin Injuries发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者是吉林大学李道伟副教授，和张俊虎教授。

【主图导读】

图1 CCOD 和 CCOD-MgO 的形成和表征。a) 通过管倒置测试获得的水凝胶光学图像。b) 用双筒螺旋针评估 CCOD-MgO 的可注射性。c) 拉曼光谱（左）和 d) FT-IR 光谱（右）显示了 CCOD 和 CCOD-MgO 的形成。e) 混合水凝胶的注射过程。CCOD-MgO可以通过针（29G），然后JLU（吉林大学）被抽取。f) CCOD 在不同聚合物浓度下的胶凝时间（通过反向测试获得）。g) CCOD-MgO 在不同 MgO 浓度下的胶凝时间。

图2 CCOD 和 CCOD-MgO 的表征。a) CCOD 和 CCOD-MgO 的 SEM 图像。b) 水凝胶的溶胀特性。c) 5 分钟后两种不同颜色的半圆形水凝胶之间自愈过程的外观。d) 水凝胶的体外降解曲线。e) 在连续阶跃应变测量中 CCOD 的 G' 和 G'' 值。f) CCOD-MgO 在连续阶跃应变测量中的 G' 和 G'' 值。

图3 CCOD和CCOD-MgO的生物多功能性和生物相容性。a）水凝胶结合猪皮的典型应力-位移曲线。b) 水凝胶对猪皮肤的粘附强度；CCOD-MgO(L)，CCOD-MgO的长期粘合强度，CCOD-MgO(Q)，CCOD-MgO的快速粘合强度，纤维蛋白胶，一种商业凝胶，被用作对照。c）水凝胶对猪皮模拟的皮肤表面的封闭性。d) 水凝胶的止血性能。e) 不同组烧伤小鼠皮肤表面感染率。f) 水凝胶的体外抗菌性能。g) L929 细胞在 24、48 和 72 小时时的活/死染色。h) 不同浓度 MgO 在 24、48 和 72 小时时 CCOD-MgO 的细胞毒性分析。

图4 全层皮肤烧伤缺损修复。a) 修复小鼠皮肤缺损。b) 小鼠皮肤缺损区域。c) 皮肤缺损处皮下组织胶原纤维的相对含量。d) 皮肤缺损的 H&E 染色。e) 皮肤缺损的 Masson 三色染色。

图5 全层皮肤烧伤缺损修复。a) 修复小鼠皮肤烧伤。b)小鼠皮肤烧伤区域。c) 皮肤烧伤中皮下组织胶原纤维的相对含量。d)皮肤烧伤的 H&E 染色。e) 皮肤烧伤的马森三色染色。

【总结】

该团队报道了一种 MgO 辅助的可注射生物多功能水凝胶，并证明了其在全层皮肤伤口修复中的潜力。CCOD-MgO是基于MgO辅助双交联方法开发的，该水凝胶具有高烧伤组织粘附性、优异的抗菌功能、良好的自愈性和良好的生物相容性。值得注意的是，CCOD-MgO 可以通过促进 I 型胶原蛋白的沉积来加速皮肤组织的再生。同时，水凝胶对全层皮肤伤口感染提供了良好的保护，特别是对深部真皮烧伤。因此，团队期望这种 CCOD-MgO 可以为修复现实生活中的皮肤伤口提供一种新颖的创新思想和应用，特别是作为修复全层皮肤损伤的有希望的候选者。

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202105718

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