基于生物聚合物金纳米颗粒与光生物调节协同作用的糖尿病创面愈合机制研究

本研究针对糖尿病创面愈合难题，创新性地采用天然胶体黄蓍胶(GT)绿色合成金纳米颗粒(GT-GNPs)，结合光生物调节(PBM)技术，系统评估了其在正常与糖尿病创面模型中的抗菌及促愈合效应。通过UV、HRTEM等表征证实GT-GNPs的12±2 nm球形结构，流式细胞术显示其对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的显著抗菌活性，细胞实验表明GT-GNPs联合PBM可促进糖尿病创面100%闭合，为糖尿病创面治疗提供了新型纳米-光疗协同策略。

　　

糖尿病创面愈合一直是临床面临的重大挑战，由于高血糖环境导致的炎症持续、血管生成障碍和细菌感染，使得糖尿病患者的伤口愈合速度比正常人慢3-5倍。传统治疗方法效果有限，亟需开发新型治疗策略。金纳米颗粒(GNPs)因其独特的光学特性、抗菌活性和生物相容性，在创面治疗中展现出巨大潜力，但如何实现安全高效的靶向递送仍是难题。与此同时，光生物调节(PBM)技术通过低强度激光照射促进细胞增殖和胶原合成，已被证明能改善糖尿病创面愈合，但其与纳米材料的协同效应尚未充分探索。

南非约翰内斯堡大学激光研究中心的Sathish Sundar Dhilip Kumar、Nicolette Nadene Houreld和Heidi Abrahamse团队在《Scientific Reports》发表研究，创新性地利用天然多糖黄蓍胶(GT)绿色合成金纳米颗粒(GT-GNPs)，系统评估了其与PBM联合治疗对正常和糖尿病创面的协同促进作用。

研究采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对GT-GNPs进行表征；通过流式细胞术分析其对革兰阳性(金黄色葡萄球菌)和革兰阴性(铜绿假单胞菌)的抗菌活性；建立高葡萄糖培养的WS1人皮肤纤维母细胞糖尿病模型，采用830 nm激光(5 J/cm²)进行PBM处理，通过细胞形态学、伤口闭合率和F-actin染色评估治疗效果。

合成与表征GT-GNPs
研究团队开发了简便的绿色合成方法：将GT溶液与氯金酸混合加热，溶液由无色变为深紫色表明GT-GNPs形成。UV-Vis显示541 nm表面等离子共振(SPR)特征峰，HRTEM证实颗粒呈球形、平均粒径12±2 nm，zeta电位-14.1 mV表明良好胶体稳定性。FTIR分析揭示GT的羧酸基团参与金离子还原，XRD显示典型金晶体(111)晶面衍射峰。

抗菌活性研究
流式细胞术采用噻唑橙/碘化丙啶双染色显示，24 μg/mL GT-GNPs处理使金黄色葡萄球菌损伤细胞达17.65%，对铜绿假单胞菌的杀菌率为4.2%，证实其通过膜损伤机制发挥抗菌作用。有趣的是，纯GT表现出更强抗菌性，提示GT本身具有活性成分。

创面愈合效应
在正常创面模型中，GT-GNPs联合PBM处理48小时使伤口闭合率显著提高；而在糖尿病模型中，该组合治疗实现100%伤口闭合，显著优于单一治疗组。F-actin荧光染色显示，联合治疗促进细胞骨架重组和迁移，且未引起核形态异常。值得注意的是，高糖环境反而增强基础愈合速度，可能与WS1细胞的应激适应机制有关。

该研究首次证实GT-GNPs与PBM的协同治疗可安全有效地促进糖尿病创面愈合。GT作为天然多糖同时发挥还原剂、封端剂和稳定剂作用，所制备的GT-GNPs具有理想粒径和表面化学特性。其抗菌机制主要通过对细菌膜的物理损伤实现，而促愈合作用则与增强细胞迁移和骨架重组相关。特别重要的是，该联合治疗未表现出细胞毒性，为临床转化奠定基础。

研究局限性在于仅采用体外模型，未来需开展动物实验验证；此外，GT-GNPs的具体分子机制如生长因子调控等仍需深入探索。这项成果为开发基于天然多糖的纳米-光疗联合策略提供了重要依据，尤其对解决糖尿病慢性创面这一临床难题具有转化意义。