西安交大《AFM》：智能水凝胶！突破慢性糖尿病伤口治疗难题

编辑推荐：本文报道了一种络合物的共聚，可以方便地获得智能水凝胶敷料，得以实现高效安全治疗糖尿病慢性伤口，具有重要的临床应用价值。

糖尿病（DM）是一种以持续高血糖为特征的常见慢性疾病。在糖尿病患者中，约19–34%的患者预计会发展为糖尿病慢性伤口，这是一种常见、复杂的并发症。一些内在致病性异常（神经病变、血管问题和其他糖尿病引起的复杂全身效应）和外在因素（伤口感染、骨痂形成，过度的压力）预计会导致愈合失败。目前对慢性糖尿病伤口的治疗仍然不令人满意，因为缺乏理想的伤口敷料，这些敷料不能将机械强度匹配，同时无法将快速的自愈性、容易的换药和多种治疗效果整合到一个系统中。

西安交通大学成一龙研究员和李昂教授领导的团队提出了一种新型水凝胶伤口敷料，并详细评价了该系统的凝胶行为、微观形貌、降解曲线、力学性能、组织粘附性和自愈合能力。相关论文以题为“Green Tea Derivative Driven Smart Hydrogels with Desired Functionsfor Chronic Diabetic Wound Treatment”于发表在ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS上。

论文链接：

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202009442

得益于由于E-A复合物的动态性质，水凝胶显示出良好的机械强度、适度的组织粘附性和自愈合能力，这可以极大地促进其应用并防止局部应力损伤。该功能性水凝胶同时发挥了抗氧化、抗菌、抗炎、促血管生成和调节巨噬细胞极化等多种生物活性，EGCG的释放可使敷料在组织粘附强度下降时易于更换，避免二次损伤，有利于慢性糖尿病创面愈合。EACPA水凝胶具有易合成、机械强度足够、良好的生物相容性、方便的换药过程和多功能的生物活性的优点，这可能为糖尿病慢性伤口的有效管理提供一种有前途和实用的联合治疗方式，并可能给临床医学带来新的希望。

为了实现用于慢性糖尿病伤口的水凝胶伤口敷料的所有期望性能，在此，研究人员利用EGCG和APBA之间的预组装复合物(E-A复合物)作为动态交联剂与丙烯酰胺(AM)共聚，方便地设计了多功能“智能”水凝胶(图1a)。由于硼酸酯键的动态性质，水凝胶具有适度的组织粘附能力，并且可以容易地从皮肤组织上剥离而没有任何残留物(图1b)；双切口水凝胶种类在接触仅3分钟后可以有效地自愈合以承受3倍的伸长(图1c)；这些突出的性能可以确保伤口部位的有效密封，并防止在正常身体动作和局部压力下失去保护。此外，EGCG可在原位以受控方式释放，以发挥抗菌、抗氧化、促血管生成和抗炎作用，并在临床所需的时间框架内加速愈合过程(图1d)。

图1 EACPA水凝胶敷料制备步骤示意图和EACPA水凝胶促进伤口愈合机制。

基于硼酸酯键的材料在自然条件下不断经历反应物(硼酸衍生物和儿茶酚)和产物(硼酸酯)之间的动态交换，由此材料通常具有优异的自愈合性能。如图2a所示，当与分离的水凝胶表面接触时，硼酸酯键的重排可以立即促进水凝胶的愈合。在实际应用中，通过正常的身体运动和局部应力使敷料在断裂后快速自愈，可以防止外部感染，为伤口愈合提供一个无菌的环境。如图2b所示，粘附在作者手指上的一块水凝胶被切成两部分，以模拟敷料的破裂。两部分接触30 s后，愈合后的水凝胶能承受手指的前后弯曲，说明实用性突出。然后研究人员进行流变学研究，以评估EACPA水凝胶的自愈合行为(图3c)。

图2 EACPA水凝胶的自愈合和组织粘附性能展示。

图3 EACPA水凝胶对糖尿病慢性伤口的治疗效果。

图4 EACPA水凝胶调节炎症微环境促进慢性糖尿病伤口愈合。

总之，研究人员成功地开发了一种简便和协同的敷料策略，以促进糖尿病慢性伤口愈合和皮肤组织再生。这种智能水凝胶敷料可以作为一种高效安全治疗糖尿病慢性伤口的治疗途径，具有重要的临床应用价值。（文：8 Mile）