紫外光诱导的甘草多糖水凝胶，具有不同的机械强度，可用于伤口管理

《Carbohydrate Polymers》：Ultraviolet-induced Glycyrrhiza polysaccharide hydrogels with different mechanical strength for wound management

感染伤口的再生治疗中，软质GP-DG水凝胶通过调控机械强度显著促进愈合，低强度水凝胶抑制炎症浸润、促进巨噬细胞M2极化及上皮化，而高强度水凝胶引发过度炎症和纤维化，导致瘢痕形成。

　　本研究探讨了基于甘草多糖（Glycyrrhiza polysaccharides, GP）和甘草酸二钾（dipotassium glycyrrhizinate, DG）的水凝胶敷料在治疗感染性伤口中的应用。GP作为一种天然提取物，具有良好的抗炎和抗氧化活性，但其在水凝胶敷料中的机械性能对伤口愈合的影响尚不明确。因此，研究者开发了具有不同机械性能的GPDG水凝胶，以评估其在感染性伤口治疗中的效果。

研究首先从甘草（Glycyrrhiza inflata Bat.）中提取并纯化GP。通过一系列物理和化学方法，如冻干、热水提取、脱色、去蛋白化等，获得了一种名为CGP的粗多糖。进一步的分离和纯化步骤使研究者得到了具有明确结构特征的GP。这些结构特性通过分子量测定、单糖组成分析、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、甲基化分析、一维核磁共振（NMR）和二维核磁共振技术（如HSQC、HMBC、COSY、TOCSY）进行验证，确保了GP的纯度和结构完整性。

接下来，研究者利用UV光引发剂Irgacure 2959，通过不同时间的紫外照射，制备了具有不同机械性能的GPDG水凝胶。Irgacure 2959是一种在生物医学领域广泛应用的光引发剂，因其良好的水溶性和生物相容性而受到青睐。在紫外照射下，Irgacure 2959会生成活性自由基，这些自由基可以驱动单体的聚合和交联反应，从而形成具有不同机械强度的水凝胶网络。研究发现，紫外照射时间的长短直接影响水凝胶的交联程度和机械性能，较短的照射时间导致较弱的机械性能，而较长的照射时间则使水凝胶变得更加坚硬和脆弱。

为了评估GPDG水凝胶在伤口愈合中的作用，研究者进行了多种体外和体内实验。体外实验包括DG的释放行为测试、抗炎活性评估、细胞增殖促进能力检测以及抗菌性能分析。研究结果显示，GPDG水凝胶能够持续释放DG，并在伤口微环境中表现出良好的抗炎、促细胞增殖和抗菌效果。特别是，在RAW264.7细胞培养实验中，发现高机械强度的GPDG水凝胶会引发显著的促炎反应，而低机械强度的GPDG水凝胶则表现出更温和的抗炎特性。

在体内实验中，研究者建立了金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）感染的全层皮肤伤口模型，以评估不同机械性能的GPDG水凝胶对伤口愈合的影响。实验结果表明，低机械强度的GPDG水凝胶在促进炎症细胞浸润减少、增强细胞迁移、诱导巨噬细胞向M2型极化、促进上皮化以及抑制过度胶原沉积方面表现出优异的性能，这些特性有助于伤口的再生和修复。相比之下，高机械强度的GPDG水凝胶则导致了伤口部位的过度炎症和纤维化，最终形成明显的疤痕，不利于伤口的闭合。

此外，研究还发现，GPDG水凝胶的机械性能对伤口愈合过程中的细胞行为和组织修复具有显著影响。高机械强度的水凝胶虽然能够提供更强的结构支撑，但其可能对炎症反应的调控不够精确，从而影响伤口的正常愈合过程。而低机械强度的水凝胶则能够更好地模拟天然组织的物理特性，为细胞提供适宜的微环境，促进组织修复和再生。

为了进一步验证这些发现，研究者还对GPDG水凝胶的结构特性进行了详细的表征。通过FT-IR、扫描电子显微镜（SEM）和流变学分析，研究者确认了水凝胶的化学结构和物理性能。这些表征结果为理解GPDG水凝胶在不同机械性能下的行为提供了基础支持。

研究还探讨了DG在GPDG水凝胶中的作用机制。DG作为一种具有抗氧化、抗炎、抗菌和免疫调节功能的生物活性物质，能够有效抑制炎症因子的表达，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、髓过氧化物酶（MPO）和白细胞介素-1β（IL-1β），同时促进巨噬细胞向M2型极化，加速伤口组织从炎症阶段向增殖阶段的过渡。这种作用机制为GPDG水凝胶在感染性伤口治疗中的应用提供了理论依据。

在实际应用方面，研究者强调了GPDG水凝胶在治疗感染性伤口中的优势。与传统的聚合物水凝胶相比，GP多糖水凝胶不仅具有良好的生物相容性和自降解性，还能够通过调整机械性能来满足不同伤口愈合阶段的需求。此外，研究者还指出，通过改变紫外照射时间，可以灵活调控水凝胶的机械强度，从而实现对伤口微环境的精准调控。

研究团队在实验设计和数据解读方面也做了深入的工作。他们通过系统的实验方法，验证了GPDG水凝胶在不同机械性能下的表现，并结合体外和体内实验结果，全面分析了其在感染性伤口治疗中的作用。这些实验不仅涵盖了细胞行为、组织修复和炎症反应，还涉及了抗菌性能和生物相容性等多个方面，为GPDG水凝胶的临床应用提供了充分的科学依据。

研究还涉及了伦理审查和利益冲突声明。实验过程中，动物实验均遵循南方医科大学的动物研究和使用指南，并获得了相应的伦理批准。此外，研究者声明他们没有已知的与本研究相关的利益冲突，确保了研究的客观性和科学性。

本研究的成果对于开发新型感染性伤口治疗材料具有重要意义。通过调控水凝胶的机械性能，研究者能够设计出更适合不同伤口愈合阶段的材料，从而提高治疗效果。此外，GPDG水凝胶的抗菌和抗炎性能也为治疗复杂性感染性伤口提供了新的思路。未来，进一步的研究可以探索GPDG水凝胶在不同类型的感染性伤口中的应用效果，以及其在临床转化中的可行性。

综上所述，本研究通过系统地开发和评估具有不同机械性能的GPDG水凝胶，揭示了机械性能对感染性伤口愈合过程的重要影响。低机械强度的GPDG水凝胶在促进伤口再生和修复方面表现出显著优势，而高机械强度的水凝胶则可能对伤口愈合产生不利影响。这些发现不仅拓展了GP多糖在伤口治疗领域的应用，也为开发更高效的感染性伤口治疗材料提供了新的方向。