快速成胶且持续释放一氧化氮的海藻酸盐敷料:兼具抗菌与促血管生成双重功效的感染性伤口治疗新策略

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Biomaterials Advances 5.5

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  针对感染性慢性伤口治疗中 NO 释放效率、剂量控制及载体选择难题,研究人员开发 GSNO/SA-SH 水凝胶(SSG)。其早期高剂量 NO 抗菌、后期低剂量促血管生成,大鼠实验显示 SSG 组 14 天愈合率 100%,显著优于对照组。该研究为感染伤口治疗提供新方向。

  在创伤修复领域,感染性慢性伤口一直是临床治疗的棘手难题。这类由细菌、病毒或其他微生物入侵引发的伤口,不仅会扰乱正常愈合进程,导致恢复时间大幅延长,甚至常常需要借助手术干预。当前,传统治疗手段如清创消毒虽为常用方法,但存在无法彻底清除感染细菌、可能损伤新生组织的弊端,而抗生素的使用又面临着诱导细菌耐药性产生以及引发过敏反应等风险。如何高效抑制感染、同时促进伤口愈合,成为亟待突破的医学挑战。一氧化氮(NO)作为一种具有双重特性的生物活性分子,高浓度时可破坏细菌 DNA、干扰代谢功能,展现出强大的抗菌潜力;低浓度时则能发挥促血管化作用,助力受损组织修复。然而,其应用受限于可控释放机制及浓度阈值 —— 高浓度 NO 在抗菌的同时可能损伤正常细胞,低浓度虽利于血管生成却缺乏抗菌效果,因此开发一种能够通过可控释放 NO 实现抗菌与促血管生成双重功效的载体迫在眉睫。
在此背景下,中国研究人员开展了一项具有创新性的研究,相关成果发表在《Biomaterials Advances》。研究团队致力于开发一种可快速成胶并释放 NO 的海藻酸盐敷料,以解决感染性伤口治疗中的关键问题。

研究人员采用的主要关键技术方法包括:合成 S - 亚硝基谷胱甘肽(GSNO)作为 NO 供体,制备巯基化海藻酸盐(SA-SH),通过 GSNO 与 SA-SH 混合后在钙离子作用下快速固化形成 GSNO/SA-SH 水凝胶(SSG)。实验选用大鼠感染模型评估 SSG 的疗效。

材料合成与表征


通过亚硝酸根离子与谷胱甘肽(GSH)巯基在酸性低温条件下反应合成 GSNO,所得产物为粉色粉末。UV - 可见光谱显示 GSNO 在 220-270 nm(π→π跃迁)、330-340 nm(n0→π跃迁)及 540-555 nm(nN→π* 跃迁)处有吸收峰,利用 335 nm 特征吸收峰进行线性回归计算。SA-SH 中巯基含量为 158.10±10.84 μmol/g,其含有的羧基、巯基和酰胺基团可与 GSNO 形成额外氢键,调控 NO 释放。

体外释放与抗菌效果


释放研究表明,SSG 水凝胶在应用后前 3 天释放 GSNO 水平最高,可显著抑制细菌生长。随着 GSNO 释放逐渐减少,NO 释放持续促进血管生成,直至 4-6 天停止。对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的实验显示,高剂量 NO 在早期(72 小时内)有效抑制细菌。

体内实验验证


在大鼠感染模型实验中,SSG 释放的 NO 减少了感染,有效抑制细菌侵袭组织。术后第 14 天,对照组愈合率为 82%,而 SSG 组达到 100%。免疫荧光染色显示,SSG 治疗第 7 天,实验对象伤口处出现大量新生血管,其血管生成程度为 SA-SH 组的 1.5 倍,证实 NO 可加速血管生成。此外,SSG 水凝胶可使肿胀减少 10%,体表温度降低 4.50°C-5.50°C。

研究表明,所开发的 SSG 水凝胶兼具快速成胶特性与可控 NO 释放能力。生物相容性良好的 SA-SH 与 GSNO 形成氢键,使水凝胶在早期释放大量 NO 发挥抗菌作用,后期释放少量 NO 促进血管生成。体内外实验均证实,该敷料能显著抑制细菌生长、促进血管新生并加速伤口愈合,为感染性伤口的治疗提供了一种具有双重作用机制的新型有效策略,有望在临床应用中展现出良好的前景,为解决感染性慢性伤口治疗难题开辟新路径。

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