IF 13.2 一區(qū)：雙動(dòng)態(tài)水凝膠：糖尿病傷口光療新時(shí)代

在糖尿病傷口治療領(lǐng)域，傳統(tǒng)敷料如紗布、繃帶等功能單一，難以應(yīng)對(duì)糖尿病傷口復(fù)雜的病理微環(huán)境。高血糖狀態(tài)易導(dǎo)致傷口持續(xù)感染、炎癥反應(yīng)失衡、氧化應(yīng)激加劇及血管生成受阻，這些因素相互交織，形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重阻礙愈合進(jìn)程。今天分享的文獻(xiàn)提出并構(gòu)建了一種基于表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、羧甲基殼聚糖（CMCS）和2-甲酰基苯硼酸（2-FPBA）的新型雙動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)水凝膠敷料，該水凝膠不僅具備良好的力學(xué)性能（粘附、可注射、可塑形與自愈合）、pH響應(yīng)性藥物釋放和近紅外光熱特性，還具有顯著的抗菌、抗氧化、抗炎和促血管生成活性；更為突出的是，該水凝膠能夠通過噴涂天然有機(jī)酸（如檸檬酸、水楊酸和維生素C）實(shí)現(xiàn)按需剝離，避免更換敷料時(shí)對(duì)傷口的二次損傷，從而在糖尿病小鼠全層皮膚缺損模型中有效促進(jìn)傷口愈合，相關(guān)研究成果在Chemical Engineering Journal (IF=13.2, Q1) 上以題名為On-demand detachable adhesive hydrogel based on dual dynamic covalent cross-linked with NIR/pH dual-responsive properties for diabetic wound healing發(fā)表，下面小編帶大家看一下該研究的具體內(nèi)容。

而后作者繼續(xù)深入評(píng)估了水凝膠的體外抗炎活性。在脂多糖（LPS）和干擾素-γ（IFN-γ）刺激的RAW 264.7巨噬細(xì)胞炎癥模型中，水凝膠能有效抑制關(guān)鍵促炎因子TNF-α和IL-1β的表達(dá)，且抑制效果隨EGCG含量增加而增強(qiáng)。更重要的是，通過流式細(xì)胞術(shù)與免疫熒光染色分析巨噬細(xì)胞表型發(fā)現(xiàn)，水凝膠處理能顯著降低促炎的M1型巨噬細(xì)胞（CD86+標(biāo)志）比例，同時(shí)提高抗炎、促修復(fù)的M2型巨噬細(xì)胞（CD206+標(biāo)志）比例，表明其能有效調(diào)控巨噬細(xì)胞從促炎表型向促愈合表型極化。這些結(jié)果共同證明，該水凝膠不僅能直接抑制炎癥介質(zhì)釋放，還能通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能來(lái)逆轉(zhuǎn)糖尿病傷口中常見的持續(xù)性炎癥狀態(tài)，為創(chuàng)建有利于組織再生的微環(huán)境提供了關(guān)鍵機(jī)制。

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水凝膠的生物相容性及促血管生成

該研究系統(tǒng)評(píng)估了水凝膠的體外細(xì)胞相容性及其對(duì)細(xì)胞增殖、遷移和血管形成的促進(jìn)作用。細(xì)胞活性與增殖實(shí)驗(yàn)表明，水凝膠提取物對(duì)NIH-3T3、RAW 264.7和HUVECs等多種細(xì)胞均顯示出良好的生物相容性，并能顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖，該效應(yīng)隨EGCG含量增加而增強(qiáng)，且近紅外照射可進(jìn)一步放大此效果。劃痕與Transwell遷移實(shí)驗(yàn)證實(shí)，水凝膠能有效加速NIH-3T3和HUVECs的遷移過程，且遷移能力與EGCG含量呈正相關(guān)。尤為重要的是，體外血管形成實(shí)驗(yàn)清晰顯示，CSF1.4E2水凝膠（特別是聯(lián)合NIR組）能顯著誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞形成更復(fù)雜、更長(zhǎng)的管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)果綜合表明，該水凝膠不僅具備優(yōu)異的生物安全性，更能通過直接刺激細(xì)胞增殖、遷移及促血管生成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為加速糖尿病傷口愈合的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)提供了有力證據(jù)。

該研究通過建立糖尿病小鼠全層皮膚缺損模型，在體內(nèi)驗(yàn)證了水凝膠對(duì)傷口愈合的顯著促進(jìn)作用。結(jié)果顯示，負(fù)載水凝膠的傷口在近紅外光照射下能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速的局部升溫。宏觀觀察與傷口面積定量分析表明，經(jīng)CSF1.4E2水凝膠（尤其是聯(lián)合NIR照射組）處理的傷口，其愈合速度明顯快于對(duì)照組和商用敷料組，至第14天時(shí)傷口閉合率已超過90%。組織學(xué)分析（H&E和Masson染色）進(jìn)一步揭示，水凝膠治療能促進(jìn)更完整的上皮再生、形成更厚的肉芽組織，并誘導(dǎo)更豐富、更致密的膠原沉積。這些結(jié)果從整體療效到微觀結(jié)構(gòu)層面，共同證實(shí)了該水凝膠敷料能有效加速糖尿病傷口修復(fù)的關(guān)鍵進(jìn)程，包括再上皮化、肉芽組織形成和細(xì)胞外基質(zhì)重塑。

作者團(tuán)隊(duì)隨后通過免疫熒光與蛋白質(zhì)印跡等手段，深入揭示了水凝膠在體內(nèi)促進(jìn)糖尿病傷口血管生成、細(xì)胞增殖及調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)代謝的關(guān)鍵作用。結(jié)果顯示，經(jīng)水凝膠（尤其是CSF1.4E2組）處理的傷口組織中，促血管生成因子（HIF-1α、VEGF）、血管標(biāo)志物（CD31）及血管周細(xì)胞標(biāo)志物（α-SMA）的表達(dá)均顯著上調(diào)，且近紅外（NIR）照射能進(jìn)一步強(qiáng)化此效應(yīng)，證明其能有效促進(jìn)新生血管網(wǎng)絡(luò)的形成。同時(shí)，細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki-67表達(dá)顯著增加，而凋亡標(biāo)志物Caspase-3和過度降解細(xì)胞外基質(zhì)的基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2的表達(dá)則被明顯抑制。這些結(jié)果共同表明，該水凝膠能協(xié)同創(chuàng)造一個(gè)利于組織再生的微環(huán)境：通過促進(jìn)血管化保障營(yíng)養(yǎng)與氧氣供應(yīng)，通過刺激細(xì)胞增殖并抑制凋亡來(lái)加速組織修復(fù)，并通過調(diào)控MMP2表達(dá)以維持細(xì)胞外基質(zhì)的穩(wěn)定沉積，從而多維度協(xié)同加速糖尿病傷口的愈合進(jìn)程。

最后，作者團(tuán)隊(duì)通過RNA測(cè)序技術(shù)從分子層面深入闡釋了水凝膠聯(lián)合近紅外光照射促進(jìn)糖尿病傷口愈合的作用機(jī)制。主成分分析（PCA）清晰地顯示了治療組（CSF1.4E2+NIR）與對(duì)照組在基因表達(dá)譜上的顯著差異。差異表達(dá)基因（DEGs）分析表明，治療組共有798個(gè)基因發(fā)生顯著變化，其中513個(gè)上調(diào)，285個(gè)下調(diào)；熱圖進(jìn)一步顯示，多個(gè)與皮膚修復(fù)相關(guān)的基因（如F2、Cdh16、Igfn1）被顯著激活。通路富集分析（KEGG）揭示，治療組中細(xì)胞粘附連接、細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用以及白細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移等與維持皮膚完整性、促進(jìn)增殖血管化和抑制炎癥密切相關(guān)的通路被顯著上調(diào)。同時(shí)，基因本體（GO）分析表明，在治療組中，涉及細(xì)胞與肌肉組織增殖、遷移、形態(tài)發(fā)生以及新基質(zhì)形成等對(duì)傷口愈合至關(guān)重要的生物學(xué)過程得到顯著富集。這些組學(xué)數(shù)據(jù)從系統(tǒng)水平證明，該水凝膠治療策略能夠通過協(xié)同調(diào)控多條關(guān)鍵信號(hào)通路與生物學(xué)過程，從促進(jìn)修復(fù)、抑制炎癥和重塑微環(huán)境等多維度共同驅(qū)動(dòng)糖尿病傷口的加速愈合。