基于热响应性羧甲基壳聚糖的凝胶,其中负载了从植物中提取的碳点,用于促进伤口愈合

《ACS Applied Materials & Interfaces》:Thermoresponsive Carboxymethyl Chitosan-Based Gel Loaded with Herbal-Derived Carbon Dots for Promoting Wound Healing

【字体: 时间:2025年11月20日 来源:ACS Applied Materials & Interfaces 8.2

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  慢性感染性伤口修复面临炎症持续、血管生成受损及微环境力学失衡挑战。本研究开发了一种整合丹参衍生碳量子点(SM-CDs)的热响应凝胶,通过"生物化学-机械"协同调控策略加速愈合。SM-CDs通过水热法合成,兼具抗菌、抗氧化和促血管生成特性,显著增强与生物膜及生物利用度的相互作用。采用三组分交联策略构建NIPAM/CMCS/SA三元凝胶网络(PCS凝胶),在37℃下实现67.12%的72小时高效药物释放和83.99%的体积收缩率。体外及体内实验表明该凝胶通过双重机制促进愈合:1)生物化学调控抑制氧化应激(ROS清除率91%)和炎症反应(TNF-α降至16.25%±2.69%,IL-6降至10.49%±2.04%),促进巨噬细胞向修复型M2表型转化(M2/M1=1.69±0.11),并促进血管生成;2)机械调控通过凝胶收缩效应增强胶原沉积,加速创面闭合。该研究为开发中药衍生碳量子点智能材料及难愈性创面治疗提供了新思路。

  
摘要图片

慢性伤口和感染伤口的修复仍然面临诸多临床挑战,包括长期的炎症反应、血管生成受阻以及生物力学微环境的失衡。本研究开发了一种创新的热敏凝胶,其中融入了从丹参(Salvia miltiorrhiza)中提取的碳纳米粒子(SM-CDs),旨在通过“生化-机械”协同调控策略加速伤口愈合。首先,通过水热法合成了SM-CDs。这些碳纳米粒子保留了丹参的三大生物活性:抗菌、抗氧化和促进血管生成的作用,从而增强了其与生物膜的作用及生物利用度。其次,采用多步骤交联技术构建了一种由N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、羧甲基壳聚糖(CMCS)和海藻酸钠(SA)组成的三元凝胶网络(称为PCS凝胶)。该系统在37°C下表现出高效的药物释放能力(72小时内累计释放量达67.12%)和机械收缩性能(体积收缩比达83.99%)。这些效果归因于NIPAM的相变行为以及CMCS/SA的静电/离子交联机制。体外体内实验表明,SM-CDs@PCS凝胶通过两种机制促进伤口愈合:(1)生化调控:抑制氧化应激(清除ROS的效率达91%),减轻炎症反应(TNF-α水平降至16.25 ± 2.69%,IL-6水平降至10.49 ± 2.04%),使巨噬细胞向促进修复的M2表型转变(M2/M1比例约为1.69 ± 0.11),并促进血管生成;(2)机械调控:通过凝胶的机械收缩效应增强胶原蛋白沉积,从而加速伤口闭合。这项研究为利用草药衍生的碳纳米粒子材料和智能凝胶来处理难愈合伤口提供了新的思路。

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