压电免疫调节电纺膜通过Ga-MBG协同超声动力学治疗促进难愈性糖尿病创面修复

本研究针对糖尿病创面微环境复杂、传统敷料功能单一的问题，开发了掺杂镓介孔生物活性玻璃(Ga-MBG)的聚乳酸(PLLA)压电电纺膜(PLLA@Ga)。该材料通过超声(US)激活压电效应释放活性氧(ROS)和Ga3+，实现协同抗菌（对MRSA等耐药菌抑菌率达90%以上）、促进巨噬细胞M1向M2表型极化（CD206+细胞增加26.1%），并显著加速感染性糖尿病创面愈合（21天愈合率93.7%）。这种集成压电催化、离子释放和免疫调节的多功能敷料为糖尿病创面治疗提供了新策略。

　　

糖尿病创面因其复杂的微环境和持续的炎症状态，成为临床治疗的重大挑战。这类创面常伴随细菌感染（尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA）、血管生成受损和巨噬细胞功能失调，传统敷料难以同时满足抗菌、免疫调节和组织再生需求。更棘手的是，高血糖环境会加剧氧化应激，形成恶性循环。面对这一难题，海军军医大学长征医院的研究团队创新性地将压电材料与生物活性离子疗法相结合，开发出具有免疫调节功能的智能电纺膜，相关成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》。

研究团队采用静电纺丝技术制备了Ga-MBG掺杂的聚乳酸复合膜(PLLA@Ga)，通过压电力显微镜(PFM)和电子顺磁共振(EPR)验证其压电性能，结合超声(US)刺激实现可控Ga³⁺释放。采用转录组测序(RNA-seq)和流式细胞术分析巨噬细胞表型转化，并通过STZ诱导的糖尿病小鼠感染创面模型评估疗效。

材料表征
扫描电镜(SEM)显示Ga-MBG呈100 nm均匀球形颗粒，能谱(EDS)证实Ga元素成功掺杂。压电力测试显示PLLA@Ga在10V偏压下产生115 pm位移，超声刺激下输出电压显著增强。酸性环境(pH5.5)和US使Ga³⁺释放量提升3倍，这模拟了感染创面的微环境特性。

体外效应
抗菌实验表明，PLLA@Ga+US对S. aureus和E. coli的杀灭效率达99%，透射电镜(TEM)显示细菌膜结构严重破损。机制上，Ga³⁺通过竞争性取代铁离子破坏细菌代谢，同时压电效应产生的·OH自由基协同增强杀菌效果。RNA-seq分析发现，处理组细菌中铁转运基因下调2.5倍，而氧化应激通路基因显著上调。

免疫调节
在LPS诱导的炎症模型中，PLLA@Ga+US使M2型巨噬细胞标志物CD206⁺比例从1.17%提升至26.1%，同时促炎因子IL-1β分泌降低60%。KEGG分析显示该处理抑制NF-κB通路而激活TGF-β通路，实现免疫微环境的重编程。

体内疗效
糖尿病小鼠创面模型显示，PLLA@Ga+US组21天愈合率达93.7%，较对照组提升43%。组织学分析显示该组胶原沉积增加2倍，CD31⁺新生血管密度提高80%。单细胞测序证实创面中M2型巨噬细胞占比提升3.5倍，伴随VEGF分泌量增加。

这项研究开创性地将压电材料与生物活性玻璃结合，通过"机械能-电能-化学能"的级联转化，实现了糖尿病创面治疗中抗菌、促血管生成和免疫调节的三重协同。特别值得注意的是，材料响应创面微环境酸性条件自主增强Ga³⁺释放的特性，体现了智能递药的设计理念。相比传统银敷料，该方案避免了金属离子毒性，且通过调控巨噬细胞极化从根本上改善慢性炎症。这种不依赖抗生素的抗菌策略对解决耐药菌感染问题具有重要临床价值，为多功能创面敷料的开发提供了新范式。