糖尿病患者常见的严重临床问题之一是耐药细菌感染。由于体内血糖水平持续偏高,免疫功能受损,难以有效清除伤口部位的细菌,导致伤口容易受到感染。高血糖环境为细菌提供了更多附着和增殖的机会,导致它们在糖尿病患者的伤口表面形成粘附性生物膜,使其更难被免疫系统和抗生素清除。由于高血糖微环境引起的血管缺陷和耐药细菌的广泛增殖,感染糖尿病伤口的治疗面临着严峻的挑战。
针对上述挑战,吉林大学林权团队和吉林大学白求恩第二医院手外科瞿文瑞团队合作开发一种具有双重特性的葡萄糖响应性水凝胶敷料系统(CGH),可以有效治疗大鼠耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染的伤口并促进伤口愈合。该水凝胶由氧化透明质酸(HA-ALD)原位交联的铜纳米簇(CuNCs)合成的,并负载葡萄糖氧化酶(GOx)。GOx酶降解伤口部位过量的葡萄糖,产生葡萄糖酸和H2O2,并优化芬顿反应的限制因素。pH值降低会削弱 CuNCs 和 HA-ALD 之间的相互作用,促使 CuNCs释放,通过芬顿反应降解H2O2来催化产生活性氧 (ROS)。这个过程可以消灭耐药细菌。此外,CuNCs赋予水凝胶优异的导电性,从而能够通过电刺激(ES)促进血管形成,从而促进伤口周围的组织修复。这项研究工作所开发的新型多功能伤口愈合系统可以适应不规则的伤口形状,降低伤口内的葡萄糖水平,建立持续的无菌环境,并通过电刺激促进血管形成。
图 1. (a) CuNCs的TEM图像。(b) CuNCs 的尺寸分布直方图。(c) CGH水凝胶的SEM图像。(d) CGH水凝胶的凝胶化过程。(e) CGH的XPS 光谱中(f) Cu 2p 和 (G) C 1s 的高分辨率XPS光谱。
图 2. CGH 的抗菌机理研究。(a) MRSA在不同处理下的扫描电镜图像:(I) PBS,(II) CGH+Glu。(b) MRSA在(I) PBS、(II) CGH+Glu 处理后的 TEM 图像。(c) CuNCs 与 MRSA 作用前后的 Zeta 电位。(d)从受损 MRSA 细胞中析出的蛋白质。
图 3. CGH水凝胶在促进 糖尿病伤口感染MRSA的愈合效果。(a) TIDM大鼠感染伤口愈合过程中不同时期伤口的代表性照片。(b) 伤口残留面积比的定量结果。(c) H&E 和 Masson染色的代表性图像。(d) HE染色测量伤口长度。(e)肉芽组织厚度的统计数据。(f)胶原沉积的平均荧光密度。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150545
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