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
- 不列颠哥伦比亚大学姜锋团队 Mater. Horiz.:基于糖类的多尺度氢键网络增强策略构筑超韧水凝胶 2024-12-19
- 西南大学夏庆友教授团队 Biomaterials:基于家蚕生物反应器种质素材 - 开发新型蚕丝材料促进腭裂修复 2024-12-19
- 过程工程所白硕研究员团队 AM:开发具有运动不敏感特性和机械鲁棒性的双连续相导电水凝胶电极-为可穿戴生物电子设备带来突破性进步 2024-12-18
- 西京医院石小鹏、长安大学颜录科 JCR:具有持续释放臭氧增强抗菌性能并改善伤口愈合的新型臭氧化油乳液水凝胶 2024-11-26
- 武汉理工戴红莲教授团队 AHM:“一石三鸟”, 基于磺胺嘧啶银调控的兼具稳定性、动态性和抗菌性的水凝胶用于感染创面愈合 2024-04-14
- 郑州大学申长雨院士、刘春太教授团队 AFM:具有光热转换和抗菌性的两性离子功能化PAM/PAA/GO水凝胶用于海水中高效提取铀 2023-05-08
- 深大万学娟教授团队Nano Lett.:生物质水凝胶电解质迈向绿色耐用的超级电容器-增强阻燃性、低温自愈性、自粘性和长循环稳定性 2024-10-01