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慢性难愈合伤口易感染，现有伤口敷料无法满足需求。研究人员开发 P-SA/Ins 水凝胶，其具有良好性能、抗菌性及生物相容性，能促进感染伤口愈合，优化皮肤屏障，为慢性伤口治疗提供新选择。
在医疗卫生领域，伤口愈合一直是个备受关注的问题。随着人口老龄化加剧，以及生活方式相关疾病及其并发症的增多，非愈合伤口逐渐成为一种 “无声的流行病”。在美国，近 2.5% 的人口受到慢性难愈合伤口的困扰。这些伤口不仅严重影响患者的生活质量，还带来了沉重的经济负担。慢性难愈合伤口通常具有炎症持续时间长、易感染、真皮和表皮修复受损等特点。传统的伤口敷料，如基于天然和合成纤维的敷料，存在频繁更换、易粘连伤口表面、无法提供合适湿润环境等问题，越来越难以满足临床需求。尽管先进的水凝胶和水胶体敷料在生物相容性、降解性和保湿性方面表现更优，但对于感染伤口的治疗仍存在不足。同时，生长因子虽在慢性伤口修复中起关键作用，但在感染微环境中疗效大打折扣，且存在抗炎活性弱、半衰期短、潜在致癌性等问题。在此背景下，研究人员急需开发一种新型伤口敷料，以解决这些难题。
上海交通大学医学院附属瑞金医院等机构的研究人员开展了一项研究，旨在开发一种新型海藻酸钠水凝胶，用于治疗感染伤口。研究人员通过在海藻酸钠（SA）水凝胶中引入聚六亚甲基双胍（PHMB）接枝和长效甘精胰岛素负载，制备了 P-SA/Ins 水凝胶。研究结果表明，P-SA/Ins 水凝胶具有良好的理化性能、生物相容性和抗菌效果，能够有效抑制革兰氏阴性和阳性病原体的增殖和生物膜形成。在体内实验中，P-SA/Ins 水凝胶显著促进了感染伤口的愈合，优化了皮肤屏障功能。这一研究成果对于慢性伤口的治疗具有重要意义，为开发新型伤口敷料提供了新的思路和方向。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。
研究人员在研究过程中用到了以下几个主要关键技术方法：
- 水凝胶制备技术：将海藻酸钠、碳酸钙、D - 葡萄糖酸内酯（GDL）等混合，制备海藻酸钠水凝胶，再负载甘精胰岛素并接枝 PHMB 得到 P-SA/Ins 水凝胶。
- 材料表征技术：利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等对水凝胶的表面形态、元素组成和化学结构进行表征。
- 细胞实验技术：使用人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人真皮成纤维细胞（HDF）进行细胞毒性、增殖和迁移实验，评估水凝胶的生物相容性。
- 动物实验技术：建立金黄色葡萄球菌感染的大鼠伤口模型，观察水凝胶对伤口愈合的影响，并进行组织学、免疫荧光等检测。
研究结果
- P-SA/Ins 水凝胶的表征：FE-SEM 显示海藻酸钠与钙离子交联后形成高度交联的网络结构，胰岛素负载未破坏其结构，PHMB 接枝成功在表面形成膜。FT-IR 光谱验证了 PHMB 的接枝。P-SA/Ins 水凝胶的溶胀率为 200%，能有效吸收伤口渗出液。在中性环境中，甘精胰岛素可稳定持续释放至少 96h1。
- 生物相容性：AO/EB 染色、CCK-8 实验和划痕实验表明，P-SA/Ins 水凝胶几乎无毒性，能促进 HDF 和 HUVEC 的增殖和迁移2。
- 抗菌能力：通过纸片扩散法、OD 值计数法、结晶紫染色和 SEM 观察等实验，确定 0.05% w/v PHMB 为 P-SA/Ins 水凝胶的最佳接枝浓度。该浓度的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有显著抗菌效果，能有效抑制细菌活性和生物膜形成34。
- 巨噬细胞炎症调节：巨噬细胞与金黄色葡萄球菌共培养实验显示，P-SA/Ins 水凝胶可显著降低巨噬细胞中白细胞介素 - 1β（IL-1β）、白细胞介素 - 1α（IL-1α）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和白细胞介素 - 6（IL-6）等炎症因子水平，同时增加抗炎因子白细胞介素 - 13（IL-13）的水平，表明其能有效调节巨噬细胞炎症反应5。
- 对伤口愈合的影响：在大鼠感染伤口模型中，P-SA/Ins 水凝胶处理组的伤口愈合速度明显加快。H&E 染色显示，该组伤口在 14 天后完全闭合，再上皮化迅速，同时增加了胶原蛋白沉积6。
- 体内抗菌性能：Gram 染色和细菌计数结果表明，P-SA/Ins 水凝胶处理组伤口组织中的细菌数量显著低于其他组，有效消除了伤口感染7。
- 胰岛素释放：ELISA 检测发现，SA/Ins 和 P-SA/Ins 处理组伤口组织中的胰岛素水平显著高于对照组和 SA 处理组，表明胰岛素能有效释放到伤口中8。
- 感染伤口炎症调节：多色荧光检测显示，P-SA/Ins 水凝胶减少了伤口中巨噬细胞的浸润，促进了 M2 表型的转化。同时，该水凝胶降低了伤口中 IL-1β、TNF-α 等炎症因子水平，增加了 IL-13 水平，显著减轻了伤口炎症9。
- 优化感染伤口愈合：Masson 染色和免疫荧光检测表明，P-SA/Ins 水凝胶通过促进快速再上皮化、加强皮肤屏障和基底膜连接，优化了感染伤口的愈合质量10。
研究结论与讨论
研究开发了一种负载长效胰岛素并接枝 PHMB 的海藻酸钠水凝胶 P-SA/Ins，在体外和体内实验中均显示出对感染伤口的良好治疗效果。P-SA/Ins 水凝胶不仅具有持久的抗菌活性，能有效预防伤口感染，还能通过调节巨噬细胞炎症反应促进伤口愈合。GDL 的使用实现了胰岛素的负载和长效释放。基于大鼠感染伤口的动物研究结果，P-SA/Ins 水凝胶有望成为治疗感染伤口的有效方案。
伤口愈合是一个复杂的过程，涉及止血、炎症、增殖和重塑等多个阶段。感染是伤口愈合的主要障碍之一，可导致伤口延迟愈合甚至不愈合，还可能引发严重并发症。目前临床上缺乏有效的感染伤口治疗方法，现有的伤口敷料在抗菌性能和促进愈合方面存在不足。P-SA/Ins 水凝胶的出现为解决这些问题提供了新的途径。其独特的成分和性能使其在感染伤口治疗中展现出巨大的潜力，有望为慢性伤口患者带来更好的治疗效果，改善患者的生活质量，减轻社会经济负担 。
