糖尿病溃疡是糖尿病患者截肢和死亡的主要原因之一,给治疗带来了重大挑战。生物内源性电场和生长因子是促进伤口愈合的两大因素。其中,生物内源性电场由细胞离子通道不对称分布介导Na+和Cl-的定向运输而形成,可以精准引导上皮细胞和成纤维细胞的迁移;与此同时,生长因子经血管运输到伤口部位刺激内皮细胞形成新血管。然而在难愈性糖尿病溃疡微环境中,严重的电解质丢失会导致伤口内源性电场缺失,紊乱的糖代谢和氧化应激损伤会引起血管内皮功能障碍,进而导致生长因子分泌不足。
电刺激是促进伤口愈合的有效手段,先后发展了:电刺激基于外部电源结合金属电极;基于自供电层结合导电材料;利用小型电源与柔性电子敷料集成等传统手段与现代策略。这些方案虽被用于临床治疗或重塑伤口电场的创新研究,然而多数体系缓慢或不可降解,输出电场方向各异,难以准确模拟伤口内源性电场且生物相容性难以实现临床需求。另一方面,局部使用重组生长因子,如VEGF,仍是目前促进伤口血管生成的主要策略,但生长因子蛋白不仅成本高、稳定性相对较低、存在潜在生物风险,且难以逆转代谢紊乱下的内皮损伤与功能障碍。
无线热电水凝胶的设计基于光交联甲基丙烯酰化透明质酸和聚醚F127二丙烯酸酯作为形状适应性生物可降解基质。通过水凝胶内部羧基的静电吸附作用构建显著的“阳离子陷阱”效应,然后将提供迁移离子的氯化钠电解质和提供光热反应的吲哚青绿进一步引入到水凝胶中,即可利用温差原位产生无线定向电场。
图1. 无线热电水凝胶的制备表征及其利用“阳离子陷阱效应”产生智能定向电场。
图2. 血管靶向人参外泌体的制备表征与无线智能热电水凝胶药物敷料的构建及评价
图4. 无线热电智能水凝胶药物敷料促糖尿病溃疡血管与肉芽组织新生
图5. 无线热电智能水凝胶药物敷料促进糖尿病溃疡愈合的分子机制
论文信息:
Wireless Thermoelectric Hydrogel Recreates Biomimetic Electric Field and Angiogenic Signal Accelerating Diabetic Ulcer Repair.Advanced Functional Materials, 2025, 2425610.
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202425610
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