响应性明胶-透明质酸水凝胶支架通过增强抗氧化活性促进糖尿病伤口愈合

针对糖尿病伤口因高糖环境导致的ROS过量、炎症和pH失衡等问题，研究人员开发了一种pH/葡萄糖双响应性抗氧化水凝胶支架GHD（GelMA-CDH/HA-PBA/DB）。该支架通过动态共价键（酰腙键和硼酸酯键）实现微环境响应性药物释放，显著降低ROS水平、改善炎症微环境并促进血管生成，为糖尿病慢性伤口治疗提供了新型智能材料解决方案。

　　

糖尿病已成为全球性健康危机，患者人数超过5.4亿且持续增长。其中慢性糖尿病伤口是最棘手的并发症之一，不仅治疗费用高达数千亿美元，更可能导致截肢甚至死亡。这类伤口的愈合障碍源于高血糖引发的"恶性三角"：过量活性氧(ROS)堆积、持续性炎症和pH失衡，导致伤口长期停滞在炎症期。传统敷料难以应对这种复杂病理环境，亟需能同时调控氧化应激、炎症和血管再生的智能材料。

为突破这一难题，研究人员开发了具有双重环境响应功能的GHD水凝胶支架。该研究创新性地将天然高分子明胶(Gelatin)和透明质酸(HA)进行功能化改造：通过给明胶甲基丙烯酰(GelMA)接枝羰基酰肼(CDH)赋予pH响应性，同时用苯硼酸(PBA)修饰HA实现葡萄糖敏感性。更巧妙的是引入天然酚醛化合物3,4-二羟基苯甲醛(DB)，既作为交联节点又发挥抗氧化功能。这种"三位一体"的设计使材料能精准感知伤口微环境变化，论文发表在《Applied Materials Today》上。

研究采用紫外光交联构建水凝胶网络，通过核磁共振(¹H NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证材料结构。力学测试显示支架具有适合伤口修复的弹性模量(约10kPa)，溶胀实验证实其可吸收大量渗出液。体外降解实验表明材料在模拟伤口环境中可维持7天以上的结构稳定性。

【GelMA合成】通过碳酸盐缓冲体系中与甲基丙烯酸酐反应，获得取代度约60%的GelMA，为后续功能化奠定基础。

【Preparation and characterization of the GHD hydrogel】紫外固化形成的GHD水凝胶呈现多孔蜂窝结构，孔径50-200μm利于细胞迁移。流变学测试显示储能模量(G')高于损耗模量(G")，证实其弹性网络特性。体外释放实验证实，在pH5.5/高糖条件下，DB的72小时累积释放量达80%，显著高于生理环境组。

【Conclusions】动物实验显示，GHD组伤口闭合率在第14天达90%，显著高于对照组。组织学分析证实该支架能促进胶原沉积(Ⅰ/Ⅲ型胶原比例优化至3:1)和血管生成(CD31⁺血管密度增加2倍)，同时降低炎症因子TNF-α水平约60%。免疫荧光显示该材料可使伤口部位ROS降低70%，有效打破氧化应激-炎症恶性循环。

该研究的突破性在于：首次将酰腙键(pH响应)与硼酸酯键(葡萄糖响应)协同整合到水凝胶网络中，实现病理微环境触发的精准药物释放。DB的动态释放不仅中和ROS，其酚羟基还可淬灭自由基链式反应。GelMA提供的RGD序列促进细胞粘附，而HA的透明质烷链段则调控炎症反应。这种"感知-响应-治疗"一体化设计为智能伤口敷料开发提供了新范式，尤其适合糖尿病等代谢性疾病相关的组织修复。未来通过整合更多生物活性组分(如生长因子、抗菌肽等)，可进一步拓展该平台的应用潜力。