一种由宿主和微生物共同介导的免疫调节水凝胶，具有持续的抗菌活性，可用于感染性糖尿病伤口的愈合

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：A host-guest mediated immunomodulatory hydrogel with sustained antibacterial activity for healing of infected diabetic wounds

糖尿病溃疡感染治疗中，研究团队通过主客体介导技术将肉桂精油缓释至CMCS-CMCD/SA-DH复合水凝胶中，实现粘附力增强6倍、持续抗菌及促进胶原蛋白沉积的三重功效，体内实验证实其有效延长细菌抑制时间并加速伤口愈合。

　　糖尿病患者的伤口愈合障碍主要源于持续的高血糖状态，这种状态会引发微血管病变、神经病变和免疫功能紊乱。这些异常不仅增加了伤口感染的风险，还可能导致慢性不愈合状态的形成。常见的病原体如革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌通过多种机制干扰组织修复，包括分泌毒素和蛋白酶破坏新生组织、引发过度炎症反应以及侵入宿主细胞以逃避免疫清除。慢性感染进一步削弱成纤维细胞和内皮细胞的功能，影响肉芽组织的形成和血管生成。此外，细菌生物膜的形成成为治疗的主要障碍，因为生物膜增强了微生物对抗生素的抗性，并保护细菌免受宿主免疫系统的攻击。生物膜的持续存在、抗生素的耐药性以及修复机制的受损共同作用，使感染性糖尿病伤口的治疗变得更加复杂，导致伤口感染时间延长和愈合失败。

针对感染性糖尿病伤口的治疗挑战，新型策略如物理干预、生物活性化合物和先进敷料等逐渐成为有前景的替代方案，这些方法在改善临床结果方面表现出色。其中，功能性水凝胶敷料作为一种新兴的生物医学材料，受到广泛关注。特别是由壳聚糖和海藻酸钠等天然生物材料制成的水凝胶，因其良好的生物相容性、高水吸收能力和促进止血的能力，被赋予了更高的研究价值。然而，这些基础材料的固有抗菌活性通常不足以彻底清除成熟的生物膜或对抗高度耐药的病原体。因此，为了增强抗菌效果，关键策略是将额外的强效抗菌剂引入水凝胶基质中。

植物精油因其广泛的抗菌活性和多种功能特性，成为抗菌剂的重要来源。它们不仅能有效对抗革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌，还具有抗氧化、免疫调节和促进生长因子等多重功能。然而，精油在水凝胶中的临床应用受到其疏水性、挥发性和释放不可控等因素的限制。为了解决这些问题，封装技术被广泛应用，其中环糊精（cyclodextrin, CD）封装尤为有效。环糊精具有疏水性腔体和亲水性表面，能够通过主客体相互作用形成稳定的包合物，从而提高精油的溶解度、掩盖刺激性气味，并实现持续释放，维持治疗相关的生物活性浓度。这种可控的释放机制对于同时应对伤口微环境中的多种有害因素至关重要。

近年来，研究方向逐渐从单一功能的水凝胶向多功能水凝胶转变。最新研究表明，先进水凝胶能够实现精确的多阶段药物释放，与伤口愈合的动态过程高度契合，并可靶向治疗缺血性组织。考虑到不同精油与环糊精形成的包合物在封装效率和功能表现上存在差异，开发一种通用的环糊精基输送平台对于适应各种精油并实现不同类型感染性伤口的定制化治疗具有重要意义。将羧甲基环糊精（CMCD）接枝到羧甲基壳聚糖（CMCS）上，形成CMCS-CMCD复合物，为将精油整合进水凝胶提供了一种有前景的方法，使研究人员能够设计出充分利用精油多重功能的适应性敷料。

此外，理想的伤口敷料应兼具强大的组织粘附能力和促进愈合的微环境。海藻酸钠（SA）因其优异的保湿性和止血性能而被广泛使用，而盐酸多巴胺（DH）则通过儿茶酚介导的相互作用，如氢键、π-π堆积和金属配位，提供强效的多功能粘附性。SA-DH的结合形成了一个协同平台，利用两者互补的特性，有效应对感染性伤口修复中的关键挑战。本研究中，我们设计并制备了一种多功能水凝胶（SD-SD/CEO），通过将SA-DH（SD）与含有CMCS-CMCD封装精油（SD/CEO）相结合，实现了持续抗菌活性和优异粘附性能的双重目标。该水凝胶的结构-功能关系得到了系统性的研究，特别地，其在体内环境下的功能表现通过感染性糖尿病全层皮肤伤口模型进行了评估。本研究建立了一种用于感染性糖尿病伤口修复的多功能水凝胶制造策略，为相关领域的研究和应用提供了新的思路和方法。

在材料合成方面，我们采用了化学接枝的方法制备SA-DH和CMCS-CMCD。通过核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析确认了SA-DH的成功合成。NMR谱图显示新的芳香质子峰，表明儿茶酚环已被成功接枝。FTIR光谱显示出宽泛的O-H/N-H吸收带和新的酰胺基团吸收峰，进一步验证了形成酰胺键的反应。XRD图谱则揭示了SA-DH在结构上的变化，表明其形成了独特的晶体结构，从而增强了其物理和化学稳定性。对于CMCS-CMCD的合成，我们同样通过化学接枝实现了其成功构建，为后续精油的负载提供了理想的载体。

在精油的筛选过程中，我们基于主客体相互作用的原理，对十五种精油进行了分子对接分析，最终筛选出六种表现出更优抗菌效果的精油，其中大多数含有苯基结构。这些精油在抗菌活性方面的表现差异，使得我们能够选择出最适合应用于水凝胶的精油。经过实验验证，肉豆蔻精油（CEO）不仅表现出最佳的抗菌效果，还具有良好的凝胶化性能。这一发现为后续的水凝胶构建奠定了基础，同时也为选择合适的抗菌剂提供了依据。

在水凝胶的构建过程中，我们采用了物理交联的方法，将SA-DH与CMCS-CMCD/CEO结合，形成了多功能水凝胶（SD-SD/CEO）。这种物理交联方法不仅能够增强水凝胶的机械性能，还能够维持其生物活性。通过将DH接枝到CMCS上，我们显著提高了水凝胶的粘附能力，使其能够牢固地附着在伤口表面，从而减少频繁更换敷料带来的不适和感染风险。此外，由于CMCS-CMCD与CEO之间的主客体相互作用，CEO能够缓慢释放，从而延长抗菌效果的持续时间，提高其在治疗过程中的有效性。

在抗菌效果的实验中，我们发现SD-SD/CEO水凝胶能够有效抑制细菌的生长。这种缓慢释放机制不仅能够维持较高的抗菌浓度，还能够减少对周围健康组织的潜在毒性。此外，水凝胶在体内环境下的表现也表明，其能够促进胶原蛋白的沉积，为伤口愈合提供必要的结构支持。同时，水凝胶的免疫调节功能也被验证，能够有效调节炎症反应，促进伤口的修复过程。这些结果表明，SD-SD/CEO水凝胶不仅具有良好的抗菌性能，还能够改善伤口的微环境，为糖尿病患者的感染性伤口提供全面的治疗方案。

在生物相容性方面，SD-SD/CEO水凝胶表现出优异的细胞相容性，其细胞存活率高达94.11%。这一结果表明，该水凝胶不会对周围细胞造成毒性，能够在体内安全使用。此外，水凝胶的粘附性能也得到了验证，其初始粘度达到109.70 Pa·s，显示出良好的组织粘附能力。这种粘附性能对于保持水凝胶在伤口表面的稳定性至关重要，能够有效防止其在使用过程中脱落，从而确保治疗效果的持续性。

在体内实验中，SD-SD/CEO水凝胶被应用于感染性糖尿病全层皮肤伤口的治疗。实验结果表明，该水凝胶能够在伤口修复过程中持续发挥抗菌作用，同时促进胶原蛋白的沉积，改善伤口的微环境。这些结果不仅验证了水凝胶在体内的有效性，还表明其在实际应用中具有巨大的潜力。通过结合SA-DH和CMCS-CMCD/CEO的优势，SD-SD/CEO水凝胶为感染性糖尿病伤口的治疗提供了一种全新的解决方案。

本研究的设计和实施为感染性糖尿病伤口的治疗提供了新的思路。通过整合结构修饰的多糖（如SA-DH和CMCS-CMCD）与主客体封装的精油（如CEO），我们成功构建了一种兼具强大粘附能力和持续抗菌活性的多功能水凝胶。这种水凝胶不仅能够有效抑制细菌的生长，还能够促进胶原蛋白的沉积，改善伤口的微环境，从而加速伤口的愈合过程。其良好的生物相容性和粘附性能也使其在临床应用中更具优势。未来的研究可以进一步探索该水凝胶在不同感染性伤口中的应用效果，并优化其配方以提高治疗效果。此外，还可以结合其他生物活性成分，如生长因子或抗氧化剂，以实现更全面的治疗方案。通过不断改进和创新，多功能水凝胶有望成为感染性糖尿病伤口治疗的重要工具，为患者带来更好的临床预后。