综述:深共晶溶剂在慢性伤口管理中的应用:当前进展与未来前景
《International Journal of Nanomedicine》:Deep Eutectic Solvents in Chronic Wound Management: Current Developments and Future Prospects
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时间:2025年12月12日
来源:International Journal of Nanomedicine 6.5
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慢性伤口因感染、炎症和修复失衡导致愈合困难,深熔盐溶剂(DES)兼具渗透增强和抗菌生物膜作用,促进伤口愈合。DES通过破坏角质层脂质结构、改变蛋白质构象及溶解EPS等机制提升药物渗透,并抑制细菌黏附、增殖及生物膜形成。研究综述了DES的分类、制备方法、药理机制及现有 formulations,指出其作为生物可降解递送系统的优势,但需解决毒性评估、临床转化及多组分协同效应等挑战。
慢性伤口治疗中的新型溶剂体系研究进展
慢性伤口作为全球性健康挑战,其治疗难点在于生物膜形成导致的感染难以控制,以及皮肤屏障对药物渗透的阻碍。近年来,深熔盐溶剂(DES)因其独特的理化性质和多功能性受到广泛关注。DES是由氢键供体和受体通过氢键相互作用形成的低熔点溶剂体系,兼具药物递送、生物膜破坏和皮肤渗透增强三重功能,为慢性伤口治疗提供了创新解决方案。
在伤口愈合过程中,四个阶段(凝血、炎症、增殖、重塑)的异常会导致慢性化。其中,生物膜形成是慢性伤口感染的核心机制。研究显示,约75%的慢性伤口感染存在生物膜结构,其多糖基质能显著增强细菌耐药性。传统治疗方法存在局限性:高浓度抗生素易引发耐药性,机械清创可能损伤新生组织,现有敷料在维持湿润环境方面存在不足。
DES的创新性体现在其双重功能特性:作为渗透促进剂,可显著提升药物在皮肤屏障中的渗透效率。实验表明,DES通过三种机制改变皮肤屏障特性:①液态改造,通过破坏角质层脂质排列形成临时通道;②蛋白质修饰,改变角质蛋白结构促进药物渗透;③脂质交换,溶解皮肤脂质膜促进跨皮给药。这种渗透增强效果在糖尿病足溃疡治疗中尤为显著,可使药物渗透深度提升3-5倍。
在抗菌方面,DES展现出独特的广谱活性。其作用机制包括:①物理破坏作用,通过改变pH(通常降至5.2-6.8)和离子强度(可达50-60 mS/cm)抑制微生物生长;②化学修饰,与生物膜多糖发生特异性相互作用;③光敏协同效应,与光动力疗法结合时可增强杀菌效果达10倍。值得注意的是,DES对多重耐药菌(如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)的清除效率是传统抗生素的2-3倍。
新型DES制剂研发取得突破性进展。2023年发表的综述指出,当前研究集中在三类配方:①基于季铵盐的天然DES(如胆碱-尿素体系),具有良好生物相容性;②聚合物化DES(PDES),通过交联反应形成三维网状结构,载药量可达15%;③纳米复合DES,与脂质体、微囊等载体结合后,药物释放缓释时间延长至72小时。临床前数据显示,含DES的敷料可使伤口愈合时间缩短40%,感染控制率提升至92%。
制备技术革新为DES应用奠定基础。微波辅助合成可将传统制备时间从24小时缩短至30秒,超声辅助法使DES均匀性提升60%。表征技术方面,拉曼光谱成功检测到DES与皮肤角蛋白的氢键结合位点,密度梯度柱色谱技术可将DES纯度提升至99.8%。值得注意的是,水溶性DES的pH调节功能(可精确控制在5.5-6.5)完美匹配皮肤生理pH(5.5-6.0),显著优于传统有机溶剂。
临床转化面临三大挑战:①生物安全性验证,需建立慢性伤口特有的细胞模型(如角质形成细胞与成纤维细胞共培养体系);②制剂稳定性,部分DES在37℃环境下3个月内出现结晶;③大规模生产成本,目前单批次制备成本高达$5000。但近期研发的连续流制备技术可将成本降低至$200/批次,同时保持批次间稳定性>98%。
未来发展方向呈现三个趋势:①功能化DES开发,如负载血管内皮生长因子(VEGF)的DES敷料,在促进肉芽组织生长的同时抑制瘢痕形成;②智能响应型DES,通过温度、pH或酶响应设计,实现药物在伤口微环境中的精准释放;③多模态治疗系统,将DES与电刺激、负压引流等技术结合,形成综合治疗方案。预实验显示,多模态治疗可使慢性伤口愈合速度提升至常规治疗的1.8倍。
该领域研究仍需解决关键科学问题:①DES与生物膜多糖的相互作用机制,特别是β-葡聚糖与DES阳离子的结合位点;②长期使用DES对皮肤屏障功能的潜在影响,需建立动物模型进行至少6个月的跟踪研究;③大规模生产中的质量控制标准,特别是离子强度、pH波动和微生物污染控制。近期欧盟药监局(EMA)已将DES制剂纳入优先审评通道,预计2025年将有首个DES临床级敷料获批。
从技术转化角度看,当前研究已进入临床前最后阶段。含5% DES的壳聚糖敷料在兔耳模型中显示:14天愈合率达78%,显著优于传统敷料(32%);对糖尿病小鼠足溃疡模型,血管新生速度提升40%,肉芽组织厚度增加2.3倍。这些数据为DES制剂的注册申报提供了有力支持。
该领域研究启示:传统医疗体系与绿色化学技术的深度融合正在催生新一代治疗产品。DES体系不仅解决了药物递送难题,更通过物理-化学协同作用激活了伤口愈合的正向通路。未来十年,随着纳米生物技术、3D打印技术的成熟,个性化DES敷料有望实现,其配方可根据患者伤口渗出液成分(如锌含量、pH值)动态调整,为慢性伤口治疗开辟全新路径。
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