基于可聚合离子液体的抗炎抗菌水凝胶：一种促进巨噬细胞向修复表型分化的新型伤口敷料材料

为解决皮肤感染伤口治疗中细菌耐药性和炎症控制难题，研究人员开发了一种基于甲基丙烯酸化明胶(GelMa)和可聚合离子液体(PIL)的双功能水凝胶。该材料通过阴离子交换引入水杨酸盐(Sal)，兼具抑制促炎因子(TNF-α/IL-6)和杀灭金黄色葡萄球菌(S. aureus)/大肠杆菌(E. coli)的能力，首次实现巨噬细胞向M2修复表型分化，为感染伤口治疗提供新策略。

　　

皮肤感染伤口的治疗面临双重挑战：细菌耐药性加剧导致传统抗生素失效，而过度炎症反应又会延缓愈合进程。现有敷料材料往往只能解决单一问题，难以同时实现抗菌和抗炎的协同作用。更棘手的是，伤口愈合过程中巨噬细胞的极化状态直接影响修复效果——促炎的M1型会加重组织损伤，而抗炎的M2型则促进组织再生。这种复杂的生物学过程需要新型材料进行精准调控。

针对这一系列难题，来自西班牙的研究团队在《Acta Biomaterialia》发表了一项突破性研究。他们创新性地将可聚合离子液体(PIL)与水凝胶技术结合，开发出全球首款能同时引导巨噬细胞向M2表型分化、抑制促炎因子并杀灭耐药菌的多功能伤口敷料。这种基于甲基丙烯酸化明胶(GelMa)的材料，通过阴离子交换引入水杨酸盐(Sal)，实现了"一材多效"的革命性设计。

研究团队采用光引发自由基聚合法构建水凝胶网络，结合核磁共振(¹H/¹³C NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证材料结构。通过流式细胞术分析巨噬细胞表面标志物(CD80/CD206)，酶联免疫吸附试验(ELISA)检测细胞因子(TNF-α/IL-6/IL-10)，并采用菌落形成单位(CFU)计数法评估抗菌性能。扫描电镜(SEM)直观展示材料对细菌膜结构的破坏作用。

3.1. 可聚合离子液体的合成与表征
成功合成1-乙烯基-3-十二烷基咪唑溴盐(I12CBr)后，通过阴离子交换获得水杨酸盐形式(I12CSal)。核磁共振显示Sal质子峰发生高场位移，证实阴离子成功整合。FTIR在1652 cm^-1处出现C=O特征峰，为API-IL(活性药物成分离子液体)结构提供关键证据。

3.2. 水凝胶的理化性能
光聚合制备的水凝胶呈现72%孔隙率和60-200 μm孔径分布。流变测试显示储能模量(G’)达4100 Pa，符合伤口敷料机械要求。独特的是，PIL形成疏水区域使水凝胶在PBS中溶胀度(600%)显著高于纯水，这种"离子屏蔽效应"为可控药物释放奠定基础。

3.3. 生物学效应
与含溴材料(H-I12CBr)相比，水杨酸型水凝胶(H-I12CSal)使小鼠成纤维细胞铺展面积增加31%，伪足伸展良好。流式细胞术揭示其诱导64.7%巨噬细胞分化为M2型(CD206⁺)，远超对照组(14.1%)。ELISA检测显示TNF-α水平降低至LPS刺激组的1/5，证实其卓越抗炎效果。

3.4. 抗菌性能
针对临床常见致病菌，H-I12CSal在4小时内即可完全杀灭大肠杆菌，对金黄色葡萄球菌杀菌率达99.95%。SEM图像清晰显示细菌膜破裂，证实PIL通过"吸引-插入-破坏"机制发挥作用。值得注意的是，Sal还通过抑制群体感应(quorum sensing)增强抗菌协同效应。

这项研究开创性地将离子液体技术应用于伤口修复领域，其多重突破体现在：首次证实PIL材料可编程巨噬细胞命运；通过Sal阴离子设计实现"抗炎-抗菌"双功能耦合；建立的"离子交换-药物递送"平台可扩展至其他API。该水凝胶不仅解决感染伤口治疗的关键瓶颈，更为设计下一代智能敷料提供了范式转换的思路。材料在模拟生理环境中展现的缓释特性(168小时释放31.5% Sal)和酶降解可控性(9天降解30%)，为其临床转化奠定坚实基础。