【Cell子刊】华西医院钱志勇团队：热敏水凝胶敷料，为慢性糖尿病伤口愈合带来创新治疗方案！

【导读】局部高血糖、慢性炎症和反复感染，严重损害糖尿病患者的伤口愈合。传统的被动促进愈合的伤口敷料仅通过保持伤口湿润来有限地发挥作用，而微生物感染进一步复杂化了愈合过程。在这项研究中，团队开发了一种用于慢性伤口愈合的热刺激收缩和粘合水凝胶敷料，由N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、接枝N-羟基琥珀酰亚胺酯的聚丙烯酸、多巴胺改性的明胶（GelDA）和银包覆的粘土-单宁酸纳米颗粒（Ag@Clay-TA）组成，集成了组织粘合、抗菌和抗氧化功能。

2024年11月11日，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室钱志勇团队在期刊《Cell Reports Physical Science》上发表了题为“Thermostimulated shrinking and adhesive hydrogel dressing for treating chronic diabetic wounds”的研究论文。研究结果表明，这种水凝胶有效地在伤口部位消除细菌，减少炎症和氧化应激，并促进伤口快速闭合和愈合。这种水凝胶敷料在缓解慢性伤口中的炎症和加速伤口闭合方面显示出有希望的潜力，特别是在感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的情况下。

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00603-9

关于糖尿病慢性伤口

01

糖尿病慢性伤口是一种复杂且常见的并发症，通常以高血糖、细菌感染和持续炎症为特征，这些因素共同阻碍了伤口愈合。在严重的情况下，这些伤口可能会发展成败血症、骨髓炎、肾功能衰竭和败血症，可能导致患者死亡。在美国，超过670万人经历慢性不愈合伤口（如糖尿病伤口和烧伤），给医疗系统带来每年超过968亿美元的经济负担。当前治疗糖尿病慢性伤口的方法包括皮肤移植、伤口敷料和负压伤口治疗，通常需要外科干预。最近，多功能水凝胶被广泛用于构建抗菌药物、抗氧化剂和细胞因子的控释系统，旨在加速受损皮肤的再生。然而，这些方法通常受到复杂制造过程和潜在药物毒性的限制。

因此，团队开发了一种温度触发的收缩性、抗菌和抗氧化水凝胶敷料，以促进糖尿病伤口的快速闭合和愈合。这种多功能水凝胶由NIPAM、接枝N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）酯的聚丙烯酸和多巴胺改性的明胶（GelDA）作为主要交联网络，装载有Ag包覆粘土抗菌纳米颗粒（Ag@Clay-TA）。研究结果表明，制备的多功能水凝胶在皮肤温度触发下释放抗菌纳米颗粒，并实现抗菌、抗氧化和加速伤口愈合效果。

图形摘要

对感染性伤口的抗菌和治疗效果评估

02

免疫组化分析显示，用PAcN/Ag@Clay-TA2处理的伤口中，促炎细胞因子TNF-α的表达减少，抗炎细胞因子IL-10的表达增加，表明水凝胶有助于抑制伤口部位的炎症。PAcN/Ag@Clay-TA2治疗组中，VEGF的表达显著高于其他组，表明水凝胶增强了伤口区域的新生血管再生。这些发现表明，PAcN/Ag@Clay-TA2治疗可以清除伤口部位的ROS，促进新生血管生成，并促进M1至M2巨噬细胞表型转变，支持糖尿病伤口组织的再生和重塑。

糖尿病感染性伤口中的炎症、血管生成和巨噬细胞极化

体内评估系统毒性

03

水凝胶材料的体内安全性对于预防免疫反应或炎症至关重要，这有助于营造一个促进组织再生的有利微环境。团队使用H&E染色对每个治疗组的主要器官（肺、肝、肾、脾和心脏组织）进行了组织学分析。H&E染色结果表明，在治疗14天内，不同组的小鼠主要器官没有明显损伤或病理异常。这表明制备的水凝胶不会引起毒性副作用，并且在糖尿病伤口治疗中具有很大的应用潜力。

糖尿病感染伤口的愈合

总结

04

1. 团队开发了一种新型伤口敷料，具有抗菌、抗氧化和热响应收缩特性。

2. 水凝胶敷料由NIPAM、聚丙烯酸和抗菌-抗氧化纳米颗粒（Ag@Clay-TA）组成。

3. 体内研究显示，该水凝胶具有良好的生物相容性，能加速MRSA感染糖尿病伤口的愈合。

4. 该设计结合了伤口收缩、抗菌剂释放和抗氧化特性，为慢性伤口管理提供了新的解决方案。

参考资料：

1.Yang, L. ∙ Gao, Y. ∙ Liu, Q. ...

A Bacterial Responsive Microneedle Dressing with Hydrogel Backing Layer for Chronic Wound Treatment

Small. 2024; 20, 2307104

2.Liu, W. ∙ Gao, R. ∙ Yang, C. ...

ECM-mimetic immunomodulatory hydrogel for methicillin-resistant Staphylococcus aureus–infected chronic skin wound healing

Sci. Adv. 2022; 8, eabn7006

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