伤口愈合是一个涉及多种细胞途径和细胞类型的复杂生物学过程。由于细菌感染、过度的氧化应激和延长的炎症反应，感染伤口的愈合在临床上面临诸多挑战。此外，由于抗生素耐药性在世界范围内的广泛传播，迫切需要开发不产生耐药性的抗菌手段。针对这些挑战，重庆大学生物工程学院蔡开勇/冯茜团队与福建师范大学化学与材料学院肖秀峰团队合作开发了一种基于负载MXene@TiO₂纳米片的酰肼接枝明胶/氧化魔芋胶（GA/OKGM）水凝胶的综合修复策略，用于加速感染伤口愈合。在GA/OKGM/MT水凝胶体系中，GA的酰肼基团和OKGM的醛基通过席夫碱反应成胶，通过残留的醛基赋予了该水凝胶动态交联和粘合能力，而MXene@TiO₂则充当光热剂、活性氧（ROS）清除剂和导电添加剂。这种水凝胶的设计理念与伤口愈合的自然规律高度契合，能够根据不同阶段的愈合需求，依次解决创面愈合过程中的关键问题。因此，它为感染伤口的治疗提供了一种新颖且极具潜力的解决方案。相关工作以“From hemostasis to proliferation: Accelerating the infected wound healing through a comprehensive repair strategy based on GA/OKGM hydrogel loaded with MXene@TiO₂ nanosheets”为题发表于Biomaterials，重庆大学蔡开勇教授、冯茜副教授与福建师范大学肖秀峰教授为共同通讯作者，重庆大学生物工程学院博士后、重庆大学附属三峡医院医师邱星安、重庆大学医学部聂临夏和福建师范大学刘佩为共同第一作者。

文章要点

一、粘附水凝胶控制出血并保持湿润的修复环境

  止血是伤口愈合的第一步。具有粘附性的水凝胶不仅能有效控制出血，还能保持伤口湿润环境，促进伤口愈合。据报道，席夫碱反应通过残留的醛基赋予水凝胶动态交联和粘合能力，是制备止血水凝胶的有益方法。在本研究中，他们通过乙二酸二酰肼修饰将酰肼基团引入明胶，通过高碘酸钠氧化将醛基引入魔芋胶，酰肼基团和醛基可以通过席夫碱反应形成GA/OKGM水凝胶。这种水凝胶具有出色的粘附性，有利于保持伤口湿润。同时，大鼠肝脏出血和尾部出血实验表明，GA/OKGM/MT水凝胶可以快速控制伤口出血，效果优于纱布止血。 

图1. GA/OKGM/MT水凝胶的粘附性和体内止血能力

二、不产生耐药性的抗菌方式

  治疗感染伤口的关键是根除细菌感染，但耐药细菌的出现削弱了抗生素的疗效。发展非抗生素治疗策略已成为全球公共卫生领域的重大难题。在本研究中，他们将MXene@TiO₂纳米片引入GA/OKGM水凝胶中，并通过光热治疗（PTT）清除细菌。这种抗菌方式将近红外光转化为局部热能，引发核酸和蛋白变性并破坏细菌的细胞膜实现抗菌，避免了抗生素耐药性的产生。 

图2. GA/OKGM/MT水凝胶的抗菌功能

三、ROS清除和与电刺激（ES）的联合应用

  PTT虽然是清除细菌的有效方式，但它产生的高温同样会诱发局部炎症，不利于伤口愈合。此外，伤口或细菌感染产生的ROS会进一步引发炎症反应，阻碍伤口愈合。MXene@TiO₂具有出色的自由基清除能力，可以通过清除病理氧化环境中过量的ROS调节伤口氧化还原平衡，减轻炎症反应，促进伤口由炎症期顺利转为增殖期，为伤口的愈合创造更有利的环境。

图3. GA/OKGM/MT水凝胶的ROS清除能力和与ES联合应用。

四、契合伤口愈合规律的综合修复策略

  伤口愈合包括止血、炎症、增殖和重塑四个相互连接和重叠的阶段，每个阶段分别具有不同的意义。本研究提出的综合修复策略契合伤口愈合的自然规律，通过多功能GA/OKGM/MT水凝胶结合PTT和ES，时序性地解决感染伤口愈合过程中的一系列关键问题，包括通过粘附水凝胶促进快速止血并提供湿润的伤口修复环境，采用不诱导耐药性的抗菌方法，有效清除ROS以及通过联合ES加速伤口愈合。这种综合策略旨在提供全面的护理，从而实现感染伤口的高效修复。 

图4. GA/OKGM/MT水凝胶的制备方案及其在感染伤口愈合中的时序性作用。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122548