武汉大学吕昂/喻爱喜 AFM：可注射自愈合纤维素基水凝胶用于糖尿病创面监测和治疗

2024-03-01 来源：高分子科技

随着人口老龄化的加剧，糖尿病的患病率逐渐增加，这导致与糖尿病相关的创伤发生率也随之升高。而对于糖尿病伤口的治疗，由于其治疗时间长、成本高以及常导致截肢和高死亡率，因此成为全球公认的巨大挑战。其中，血管生成不足是导致糖尿病伤口愈合缓慢的关键因素，由于其限制营养物质、氧气和细胞向创伤部位的运输，从而延迟伤口愈合。另一方面，创面渗出液的pH值可以动态反映创面愈合过程中的状态，有助于指导创面管理。因此，开发出同时具有促血管生成和伤口监测的伤口敷料对于糖尿病伤口的治疗是迫切的医学需求。

最近，武汉大学吕昂副教授团队和喻爱喜教授团队提出了一种简单有效的策略，通过将羧甲基纤维素（CMC）与预配位的铕-乙二胺四乙酸（Eu-EDTA）复合物交联，制备具有增强血管生成和实时监测功能的自愈合水凝胶（图1）。得益于动态可逆的金属配位相互作用，水凝胶表现出显著的可注射性和自愈性，从而在微创手术中可以对不规则和深度伤口实现有效覆盖。此外，水凝胶的荧光强度随pH值（4.5-7.5）呈线性变化，可以实时测量pH值以监测伤口状态。更重要的是，水凝胶能有效促进血管内皮细胞的增殖和迁移，增强成管能力，在组织重塑中表现出较强的血管生成能力。体内实验表明，水凝胶通过上调血管生成相关因子的表达和下调基质金属蛋白酶-9（MMP-9）的表达来促进血管生成，还可以促进肉芽组织形成、胶原沉积和糖尿病创面修复。本研究为糖尿病创面的诊断和治疗提供了新思路。

图1. 水凝胶的制备策略及其可注射、自愈合性能

图2. 水凝胶的pH响应性荧光性能及伤口监测能力。水凝胶在紫外光照射下能够发出红色荧光，并且其荧光强度随着pH的降低而逐渐减弱，这是由于在酸性环境中羧基的质子化破坏Eu³⁺和羧基配体的天线效应，从而导致其荧光强度显著下降。基于水凝胶表现出良好的pH响应的荧光性能，可以通过软件量化来反映并监测伤口pH情况。

图3. 水凝胶的生物相容性及体外小管形成能力。水凝胶表现出良好的生物相容性，通过缓释铕离子可明显促进HUVEC细胞的增殖、迁移和和体外小管形成能力。

图4. 水凝胶对糖尿病创面的修复效果。通过全层皮肤缺损模型来评估水凝胶对糖尿病小鼠伤口的治疗效果。与商业纱布和3M敷贴相比，水凝胶表现出更好的促伤口愈合效果，可以通过促进肉芽组织的形成、胶原蛋白的沉积和血管生成，以促进组织修复和加快伤口闭合。

综上，通过预配位的Eu-EDTA复合物和CMC的自组装，成功开发了一种促进血管生成和pH响应的纤维素基水凝胶，可用于智能伤口监测和糖尿病创面修复。本研究为制备可注射自愈合的羧甲基纤维素-金属水凝胶提供了一种简单而创新的方法，并为设计具有促血管生成和实时监测伤口pH状态的新型水凝胶敷料提供了新的策略，在糖尿病伤口修复和智能伤口管理方面具有巨大的前景。

该工作以“Self-Healing, Injectable Hydrogel Dressing for Monitoring and Therapy of Diabetic Wound”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊上（DOI: 10.1002/adfm.202401209）。武汉大学化学与分子科学学院博士研究生解红霞（目前入职于浙江农林大学化学与材料工程学院）和中南医院博士研究生王正为本论文的共同第一作者。武汉大学化学与分子科学学院吕昂副教授和武汉大学中南医院喻爱喜教授为本论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（51973166）、湖北省卫生健康委员会医学领军人才项目（LJ20200405）和武汉大学大型仪器设备共享基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202401209

吕昂课题组网站：https://anglu.whu.edu.cn/

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻