大连理工叶俊伟教授 AHM：具有 ROS清除和抗菌双重功能的类“三明治”结构纳米纤维敷料

大连理工叶俊伟教授 AHM：具有 ROS清除和抗菌双重功能的类“三明治”结构纳米纤维敷料 - 可促进糖尿病感染伤口愈合

2024-09-13 来源：高分子科技

近年来，越来越多的证据证明，在糖尿病创面微环境中，活性氧(ROS)如羟基自由基(?OH)的过渡积累会破坏细胞组织，引发炎症反应。另外，糖尿病患者免疫力低下、高血糖环境使伤口容易受到细菌侵袭。这些恶性特征不仅会严重降低患者生活质量，甚至会让患者面临截肢的风险。因此，研发具有抗菌和活性氧清除双重功能的医用材料敷料是必要的。

近日，大连理工大学叶俊伟教授团队采用静电纺丝法制备了一种多功能类“三明治”结构纳米纤维敷料（SNDs）。SNDs由聚乳酸（PLA）纤维构成的光热层，PLA和聚乙烯吡罗烷酮（PVP）纤维构成的缓释层以及PVP纤维构成的速释层组成。其中，光热层包裹了MgB₂纳米片（MgB₂ NSs），而缓释层和速释层包裹了负载了盐酸二甲双胍的MgB₂ NSs（MgB₂-Met）。SNDs对大肠杆菌（E. coli）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）具有优异的抗菌活性，并且通过控制MgB₂的氢释放来消除细胞内的ROS。此外，SNDs具有良好的生物相容性，能有效促进细菌感染的糖尿病创面愈合，为糖尿病创面的治疗提供了可行的解决思路。

图1.SNDs制备过程示意图以及相关形貌与亲疏水性

通过逐层静电纺丝制备了类“三明治”结构纳米纤维敷料SNDs， SNDs外层呈现疏水性，不仅保证了良好的光热稳定性，而且能防止敷料的污染，减少外界对伤口的二次伤害。同时SNDs内层具有亲水性，能快速吸收水或组织液，为Met的释放和MgB₂ NSs的水解提供有利条件。

图2.SNDs的光热、药物释放性能和各层结构示意图

PLA光热层为SNDs提供了良好的光热稳定性，而PVP速释层和PLA-PVP缓释层能快速持久地控制MgB₂水解和Met的释放，不仅如此，SNDs能根据溶液pH以及温度调节Met和H₂的释放速率，实现智能响应。

图3.SNDs的抗菌性能

利用MgB₂靶向细菌与光热性质以及Met静电吸引能力，在808 nm激光照射条件下，SNDs对E. coli和MRSA的抗菌率高达99.9%。

图4.SNDs的细胞相容性、溶血性和ROS清除性能

SNDs具有良好的细胞相容性，且无溶血情况发生。此外，利用MgB₂水解所释放的H₂，SNDs能有效清除细胞内外的?OH。

图5.SNDs促进细菌感染糖尿病伤口愈合性能

图6.小鼠皮肤组织的H&E、Masson和IL-6染色

通过细菌感染糖尿病伤口模型实验可以观察到18天后SNDs处理后的伤口几乎愈合，而 PBS对照组愈合缓慢。H&E染色和Masson染色结果分别表明了使用SNDs后伤口处毛囊血管的快速生长和胶原纤维密度的增加。除此之外，使用SNDs后伤口处的IL-6水平明更低，证明了SNDs的抗炎作用。

该工作以“Sandwich‐Structured Nanofiber Dressings Containing MgB₂and Metformin Hydrochloride With ROS Scavenging and Antibacterial Properties for Wound Healing in Diabetic Infections”为题发表在Advanced Healthcare Materials期刊上。大连理工大学博士研究生方月光为该工作的第一作者，叶俊伟教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和辽宁省科技计划项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202402452

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（责任编辑：xu）

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