四川大学孙勇/华西口腔韩向龙 ACS Nano：光热驱动的壳聚糖修饰二硫化钼纳米片构建可注射共组装凝胶治疗感染性伤口

2024-09-24 来源：高分子科技

随着再生医学的不断进步，二维纳米材料二硫化钼（MoS₂）因其特殊的物理和化学性质在生物医学领域引起了广泛关注。单层或少层的MoS₂纳米片展现出较好的生物安全性、高比表面积、优异的光热转换效率以及抗菌和类酶活性。然而，由于MoS₂较高的表面能，使其难以剥离成超薄层状结构，因此如何有效制备并保持其稳定性和功能性成为了一个关键挑战。研究表明，天然多酚化合物能够与MoS₂紧密结合，有助于液相剥离过程中的分散稳定性，还能防止纳米片的氧化。此外，阳离子聚合物如壳聚糖可以通过静电作用进一步增强MoS₂纳米片的稳定性，并协同提升其抗菌性能。因此，通过将多酚改性的壳聚糖作为“结构稳定剂”和“分子交联剂”，结合超声波分散技术，有望提高纳米片在溶液中的稳定性和生物相容性，并以此为基础构建近红外响应的可注射水凝胶。这种水凝胶具备潜在的湿粘附性和自愈合特性，能够为感染伤口提供长效保护，并为组织再生创造有利微环境。

近期，四川大学生物医学工程学院/国家生物医学材料工程技术研究中心孙勇研究员和华西口腔医院院长韩向龙教授报道了一种光热响应的可注射自愈合水凝胶。研究团队采用分步共组装技术，首先利用化学改性的壳聚糖（CSH）作为结构稳定剂，在超声波作用下剥离并重组MoS₂纳米片，形成均匀分散且具有良好生物相容性的MoS₂@CSH纳米片复合物。这种复合材料不仅增强了传统MoS₂的光热转换效率与类酶活性，还提升了其抗菌性能和自由基清除能力。此外，多酚壳聚糖还被用作分子交联剂，通过氢键和多酚间的多重交联反应加速了水凝胶的形成，使其具备近红外响应特性和快速自愈合功能。

图1.壳聚糖稳定的 MoS₂ 纳米片工程化光热可注射共组装水凝胶制备的示意图。

实验结果显示，所制备的MoS₂@CSH水凝胶能够显著消除细菌并促进感染伤口处的新血管生成。具体而言，MoS₂@CSH水凝胶表现出良好的生物相容性和血液相容性，其细胞迁移抑制率低于纯MoS₂，表明壳聚糖的引入有效缓解了MoS₂的细胞毒性问题。此外，该水凝胶还促进了成纤维细胞的增殖和迁移，有助于肉芽组织的形成和再上皮化过程。通过CD31免疫组化染色显示，MoS₂@CSH水凝胶处理后的伤口组织中新生血管的数量和质量均优于对照组，显示出更强的促血管生成能力。这种基于近红外光热效应的可注射水凝胶展现出了治疗感染伤口的巨大潜力。光热效应不仅能够产生高温和活性氧物质（ROS），从而破坏细菌细胞膜，还能进一步增强水凝胶的抗菌效果。这些积极的效果共同证明了MoS₂@CSH水凝胶在感染伤口愈合中的应用潜力。

这项研究以“Engineering injectable co-assembled hydrogel by photothermal driven chitosan-stabilized MoS₂ nanosheets for infected wound healing”为题发表于《ACS Nano》上。孙勇研究员和韩向龙教授为该文的共同通讯作者，四川大学生物医学工程学院博士生王培磊和华西口腔博士生吴婧雯为文章的共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金（32271419, 32071352）的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c08883

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（责任编辑：xu）

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