顶刊文献！12月水凝胶领域热点研究汇总：新方法、新应用！

▷2024/01/19

同萃生材

#文献荟萃◁

12月份新出的生物医药水凝胶相关论文不完全统计有460篇。影响因子大于10分的148篇。本期 #文献荟萃 为大家整理了其中10篇高分热点研究，内容非常丰富，不容错过！

本期主要内容

▷ 基于超亲水两亲性羧甲基壳聚糖的抗生物膜和抗血栓水凝胶涂层，用于血液接触装置

▷ 用于治疗角膜炎的角膜启发超声波反应性粘性水凝胶贴片

▷ 用于肿瘤化学免疫疗法和促进术后伤口愈合的粘附性免疫刺激多功能水凝胶

▷ 设计单组分抗菌消炎聚衣康酸酯水凝胶，促进耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染伤口愈合和皮肤再生

▷ 由自发动态矿化作用协调的药物矿化水凝胶

▷ 负载槲皮素的丝纤维素/大豆分离蛋白水凝胶用于烧伤伤口愈合

▷ 用于糖尿病伤口愈合和皮肤生物电子学的柔性自供电创可贴

▷ 比较蛋白质组学启发的自刺激释放水凝胶增强了间充质干细胞来源细胞外囊泡对阿尔茨海默病的治疗效果

▷ 一种具有抗菌和有序药物释放功能的多功能水凝胶，可用于传染性角膜炎的可编程愈合

▷ 具有响应性机械加固能力的可注射动态水凝胶通过抑制铁死亡和恢复基质稳态逆转椎间盘退变

#01

Bioactive Materials IF=18.9

基于超亲水两亲性羧甲基壳聚糖的抗生物膜和抗血栓水凝胶涂层，用于血液接触装置

Antibiofilm and antithrombotic hydrogel coating based on superhydrophilic zwitterionic carboxymethyl chitosan for blood-contacting devices（2023.12.19）

摘要：

血液接触设备的设计必须最大限度地降低血液相关感染、血栓形成和因表面摩擦造成内膜损伤的风险。然而，由于抗菌和抗血栓活性相互冲突，特别是在静电相互作用方面，有效预防血液相关感染和血栓形成是一项挑战。本研究介绍了一种新型生物相容性水凝胶，它由海藻酸钠和具有抗菌和抗血栓活性的两亲性羧甲基壳聚糖（ZW@CMC）组成，可用于导管。ZW@CMC 水凝胶具有超亲水性表面和良好的吸湿特性，有利于形成稳定的水合层，摩擦力小。具有两亲性的 CMC 含有一个带有负电荷的砜基，增加了羧基中的负电荷密度，增强了静电排斥力，有利于水合层的形成。这可有效防止凝血因子的粘附并抑制生物膜的形成。ZW@CMC 水凝胶在体外细胞毒性、溶血和导管摩擦测试中表现出生物相容性。此外，体内导管抗血栓和全身炎症模型测试表明，ZW@CMC 在心血管相关和败血症治疗的实际应用中具有显著优势。这项研究为开发壳聚糖多功能水凝胶在血液接触设备中的应用开辟了一条新途径。

https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.12.009

#02

Adanced Functional Materials IF=19.0

用于治疗角膜炎的角膜启发超声波反应性粘性水凝胶贴片

Cornea-Inspired Ultrasound-Responsive Adhesive Hydrogel Patches for Keratitis Treatment（2023.12.12）

摘要：

生物医学贴片为角膜炎治疗提供了巨大潜力。在多功能性和生物仿生学进展的基础上，受角膜原生结构和功能的启发，推出了一种具有高疗效的创新型多功能水凝胶贴片。通过设计一种由重组人胶原蛋白（RHC）水凝胶、近场电纺丝（NFES）微纤维和金纳米粒子修饰的四方钛酸钡（BTO@Au）组成的复合贴片，实现了结构模拟、机械加固、组织特异性粘附和细菌抑制。RHC 水凝胶再造了一个3D微环境，模仿了角膜组织的天然结构，显示出极佳的组织粘附性。集成在水凝胶中的 NFES 微纤维旨在模拟天然角膜基质的正交排列，它不仅增强了 RHC 水凝胶的机械强度，还可作为支架引导人类角膜细胞的排列生长。这种先进贴片的独特之处在于加入了 BTO@Au 纳米粒子，能够在超声波刺激下产生活性氧，从而有效消灭细菌感染。通过对感染角膜伤口的大鼠模型进行体内研究，这种水凝胶贴片显示出优于现有疗法的疗效。我们认为，这种由角膜启发的超声波响应粘合水凝胶贴片是一项重大科学进步，具有很高的临床应用潜力。

https://doi.org/10.1002/adfm.202310544

#03

Adanced Functional Materials IF=19.0

用于肿瘤化学免疫疗法和促进术后伤口愈合的粘附性免疫刺激多功能水凝胶

An Adhesive Immune-Stimulating Multifunctional Hydrogel for Potent Tumor Chemoimmunotherapy and Postoperative Wound Healing Promotion（2023.12.27）

摘要：

手术切除是临床癌症治疗的首选。然而，术后肿瘤复发、术后伤口愈合不理想等重大难题依然存在。本研究开发了一种粘性水凝胶，作为抗肿瘤化疗免疫疗法和术后伤口治疗的多功能平台。这种水凝胶能牢固地粘附在各种组织上，并在体内 4 周内降解，具有良好的组织相容性。免疫刺激水凝胶（(DOX+R837@HN)@Gel）是通过将多柔比星（DOX）和含咪喹莫特的 HSA 纳米颗粒（R837@HNs）封装在水凝胶中制成的。当与免疫检查点阻断疗法（ICB）结合使用时，瘤内注射（DOX+R837@HN）@Gel可显著提高全身抗肿瘤疗效，增强抗肿瘤免疫力。在肿瘤手术切除时，(DOX+R837@HN)@凝胶可粘附在伤口上，有效防止肿瘤复发，并通过 ICB 治疗实现长期免疫记忆。此外，该水凝胶还能在处理手术伤口模型后实现快速止血并促进伤口愈合。因此，这种多功能水凝胶对临床癌症术后治疗具有重要意义。

https://doi.org/10.1002/adfm.202312360

#04

ACS Nano IF=17.1

设计单组分抗菌消炎聚衣康酸酯水凝胶，促进耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染伤口愈合和皮肤再生

Engineering Single-Component Antibacterial Anti-inflammatory Polyitaconate-Based Hydrogel for Promoting Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus-Infected Wound Healing and Skin Regeneration（2023.12.27）

摘要：

水凝胶伤口敷料在促进耐药细菌感染伤口的愈合方面发挥着至关重要的作用。然而，其临床应用往往面临着成分繁多、制备过程复杂、生物活性不足等挑战。衣康酸以其优异的生物活性和反应活性而著称，但在制备衣康酸水凝胶及其在感染性伤口愈合中的应用方面，尚未进行广泛研究。因此，有必要开发一种易于合成的多功能单组分衣康酸水凝胶，促进感染伤口愈合。这项研究提出了一种具有抗菌、消炎和生物活性的单组分聚衣康酸水凝胶（PICGI）。PICGI 水凝胶在促进感染伤口愈合和皮肤再生方面具有巨大潜力。它具有理想的热敏性、可注射性和粘合性，以及广谱抗菌活性和消炎作用。此外，PICGI 水凝胶还具有生物相容性，能显著促进内皮细胞的迁移和管状形成。在耐药性细菌感染的伤口中，PICGI 水凝胶能有效抑制细菌感染和炎症，促进血管生成，促进胶原蛋白沉积，从而加速皮肤的愈合和再生。这项研究表明了 PICGI 水凝胶作为单组分水凝胶在细菌感染和炎症相关组织修复中的应用前景。此外，PICGI 水凝胶成分简单、制备工艺方便、生物活性强，非常适合推广和临床应用。

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07638

#05

Advanced Functional Materials IF=19.0

由自发动态矿化作用协调的药物矿化水凝胶

A Drug-Mineralized Hydrogel Orchestrated by Spontaneous Dynamic Mineralization（2023.12.10）

摘要：

通过模拟自然界的动态生物矿化过程制造矿化材料引起了人们的极大兴趣，但迄今为止这仍是一个巨大的挑战。本文报道了一种具有自发动态矿化行为的药物矿化水凝胶（DMH），它高度模拟了自然组织的动态矿化过程。这种水凝胶是通过在去离子水中直接混合透明质酸（HA）钠、阿仑膦酸钠（ADA）和 CaCl2 而制成的。所制备的水凝胶在 37 ℃ 孵育过程中，从白色变为半透明，从软变硬。机理研究表明，水凝胶的自发动态变化是由于 HA 调节了 ADA/Ca2+ 复合物的动态矿化，随着培养时间的延长，无定形的 ADA/Ca2+ 复合物会逐渐转变为矿物晶体。由于存在动态转化过程，DMH 在初始阶段表现出优异的注射性和成型性。更重要的是，DMH 在体外表现出 ADA 的持续释放、与骨骼的超强粘附性、生物降解性和良好的生物相容性。因此，所开发的 DMH 在加速大鼠颅骨缺损模型的骨修复方面具有广阔的应用前景。总之，这项研究为制备具有自发动态矿化行为的药物矿化水凝胶提供了一种通用策略，这种水凝胶可能会在各种生物医学领域找到潜在的用途。

https://doi.org/10.1002/adfm.202311844

#06

Chemical Engineering Journal IF=15.1

负载槲皮素的丝纤维素/大豆分离蛋白水凝胶用于烧伤伤口愈合

Development of quercetin loaded silk fibroin/soybean protein isolate hydrogels for burn wound healing（2023.12.30）

摘要：

由天然聚合物组成的水凝胶网络具有可生物降解、生物相容性和可再生的特性，为伤口敷料的开发提供了一种前景广阔的解决方案。在这项研究中，蚕丝纤维素（SF）和大豆分离蛋白（SPI）被用作天然 SF/SPI 水凝胶的主要成分。为了进一步提高其生物活性，在水凝胶中添加了槲皮素，形成 SF/SPI-Q 水凝胶。由此产生的 SF/SPI-Q 混合水凝胶独特地结合了天然聚合物（如出色的生物相容性、生物降解性和促进细胞迁移性）和治疗药物（包括抗菌特性和抗氧化能力）的优点。因此，这种水凝胶能有效加速感染性烧伤模型的伤口愈合。SF/SPI-Q 水凝胶加速了表皮再生、胶原沉积和血管生成，促进了烧伤伤口的愈合过程。此外，它们还具有抗炎特性，有助于减少炎症。因此，SF/SPI-Q 水凝胶显示出作为伤口愈合应用的高效治疗选择的巨大潜力。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148458

#07

Chemical Engineering Journal IF=15.1

用于糖尿病伤口愈合和皮肤生物电子学的柔性自供电创可贴

A flexibility self-powered Band-Aid for diabetes wound healing and skin bioelectronics（2023.12.28）

摘要：

糖尿病患者由于高血糖、持续炎症、氧化应激、细菌感染、血管损伤、糖尿病周围神经病变等原因导致伤口难以愈合，长期服药也会给患者的身体和经济带来沉重负担。传统的敷料和皮肤生物电子器件功能单一、机械不匹配、价格昂贵、使用难度大，严重限制了其在临床上的广泛应用。在此，我们利用 PVA/Ecoflex/MXene/硼酸盐/甘油水凝胶和 Ecoflex 开发了一种可穿戴、低成本、自供电的创可贴。它具有优异的电输出性能、柔软的质地和稳定的特性，在极端条件下也能保持良好的性能。我们将其应用于糖尿病伤口的修复，并作为运动传感器监测人体活动。体外和体内数据表明，自供电创可贴能准确监测人体运动，并通过促进细胞增殖和迁移、胶原蛋白沉积和血管生成，加速糖尿病伤口的修复。我们创造的自供电创可贴不仅展示了其作为运动传感器的巨大潜力，还展示了其促进难治性伤口愈合巨大潜力。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148096

#08

Advanced Materials IF=29.4

比较蛋白质组学启发的自刺激释放水凝胶增强了间充质干细胞来源细胞外囊泡对阿尔茨海默病的治疗效果

Comparative Proteomics Inspired Self-Stimulated Release Hydrogel Reinforces the Therapeutic Effects of MSC-EVs on Alzheimer's Disease（2023.12.29）

摘要：

由于细胞外囊泡（EVs）清除快、滞留受限、产量低，其临床应用仍面临挑战。虽然水凝胶具有阻碍生理清除和增加区域保留的能力，但它通常无法有效释放融入的 EVs，从而降低了可用性和生物利用度。本文提出了一种智能水凝胶，其中 EVs 的释放受 EVs 膜上蛋白质的调节。通过利用 EVs 膜酶促进水凝胶降解，可以在给药部位实现 EVs 的持续保留和自我刺激释放。为了实现这一目标，我们利用比较蛋白质组学鉴定了间充质干细胞衍生的细胞外囊泡中具有基质降解活性的膜蛋白。之后，设计并合成了一种由自组装肽组成的水凝胶，这种肽容易被间充质干细胞-EV 中存在的膜酶降解。经鼻内给药后，这种多肽水凝胶可促进间充质干细胞-EV的持续和热敏释放，从而延长间充质干细胞-EV的存留时间，大大提高其治疗阿尔茨海默病的潜力。这项研究提出了一种比较蛋白质组学驱动的智能水凝胶设计方法，它能够显著提高EVs在临床环境中的适用性。

https://doi.org/10.1002/adma.202311420

#09

ACS Nano IF=14.0

一种具有抗菌和有序药物释放功能的多功能水凝胶，可用于传染性角膜炎的可编程愈合

A Versatile Hydrogel with Antibacterial and Sequential Drug-Releasing Capability for the Programmable Healing of Infectious Keratitis（2023.12.3）

摘要：

水凝胶作为治疗严重感染性角膜炎（IK）的理想角膜替代物，已引起广泛关注。然而，目前基于水凝胶的角膜替代物主要是为促进角膜再生的单一阶段而设计的，无法满足严重感染性角膜炎（IK）的临床治疗需求，包括角膜伤口愈合的多个阶段。本文介绍了一种由丝纤维素和壳聚糖组成的多功能混合水凝胶（SQPV），它具有药物释放的时空特性。SQPV的水凝胶网络由甲基丙烯酸酯丝纤维素和含有聚脱氧核苷酸的甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化季铵化壳聚糖组成，并加入负载了维替泊芬的聚(乳酸-共-乙醇)-聚乙二醇-邻硝基苯胶束。这种双重网络方法使材料具有卓越的抗炎、抗菌、增殖刺激和组织重塑调节能力。此外，SQPV 还具有与天然角膜类似的机械强度和透明度。广泛的体外和体内研究证明 SQPV 能够有效消除残留细菌、减轻炎症、促进角膜上皮和基质再生、防止角膜瘢痕形成，并最终加快伤口愈合。总之，基于 SF/CS 的混合水凝胶可能是一种很有前景的替代品，可用于严重 IK 的角膜全面修复和再生。

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09034

#10

Advanced Functional Materials IF=19.0

具有响应性机械加固能力的可注射动态水凝胶通过抑制铁死亡和恢复基质稳态逆转椎间盘退变

Injectable Dynamic Hydrogel with Responsive Mechanical Reinforcing Ability Reverses Intervertebral Disc Degeneration by Suppressing Ferroptosis and Restoring Matrix Homeostasis（2023.12.22）

摘要：

由于髓核细胞（NPC）的铁死亡和细胞外基质（ECM）代谢的失衡，椎间盘变性（IDD）仍然是临床上的一个重要挑战。本文开发了一种基于氧化透明质酸（OHA）和聚乙烯醇（PVA）的动态水凝胶（HPGO），用于整合奥利多宁（Ori）负载的 NPC 膜基纳米颗粒，并通过希夫碱连接在 OHA 链上进一步接枝生长与分化因子 5（GDF5）。前体注入髓核后可通过形成各种动态键迅速形成机械韧性水凝胶。同时，变性 NP 中的酸性 pH 可触发 GDF5 的响应性释放，GDF5 可与 Ori 合作缓解微环境中的炎症，从而恢复 ECM 的代谢平衡。此外，HPGO 水凝胶中的希夫碱分子可以清除微环境中的游离亚铁离子，加强动态键的自我调节加固作用，从而为退化的椎间盘（IVD）提供机械支撑。此外，HPGO 水凝胶还能通过激活核因子红细胞 2 相关因子 2 信号通路，增强 NPCs 的抗铁死亡能力。总之，HPGO水凝胶能对受损的椎间盘起到机械支撑作用，并通过协同抑制铁死亡逆转其退行性状态，为IDD的临床治疗提供了一种方法。

https://doi.org/10.1002/adfm.202310416

12月份国内外生物医药领域水凝胶的进展整理到此结束。感谢大家关注！希望大家有所收获。下个月见！

The End

咨询合作& 入群交流

项目合作或咨询可以添加右侧微信交流~

围绕纳米、水凝胶、微针等生物材料在医学领域的应用，同萃创化也建有“学术交流群”，添加右侧微信即可入群交流啦！

读完有所收获，请点击“关注”、“分享”、“在看”、“点赞”图标，支持下创化的内容创作，让我们为更多的科研工作者、科室专家朋友们分享前沿热点资讯~

分享、在看、点赞

快来戳我看看吧