混合价态铜纳米簇交联水凝胶：糖尿病创面愈合的多功能协同治疗新策略

针对糖尿病创面易感染、氧化应激及再生障碍等临床难题，中国研究团队开发了一种基于硫脲修饰透明质酸(HA-NCSN)与Cu2+还原配位组装的混合价态铜纳米簇交联水凝胶(HS-Cu)。该材料兼具光热抗菌(PTT)、活性氧(ROS)清除和导电性，通过协同光热-电刺激(ES)疗法显著加速创面止血、抗炎及组织再生，为糖尿病创面治疗提供了非抗生素依赖的新型解决方案。

　　

论文解读

糖尿病创面如同身体难以愈合的"顽固缺口"，全球超1亿患者深陷慢性炎症、细菌感染和血管再生障碍的恶性循环。传统抗生素面临耐药性挑战，单一治疗手段难以破解高糖环境下多重病理机制交织的困局。更棘手的是，光热疗法(PTT)虽能灭菌，但产生的热量可能加剧炎症；电刺激(ES)虽促进再生，却受限于电极与组织的贴合度。如何开发兼具环境调节与再生促进功能的智能敷料，成为生物材料领域的重大挑战。

重庆科研团队创新性地利用硫脲基团对透明质酸(HA)进行修饰，通过与Cu²⁺的还原配位自组装，一步构建出含混合价态铜纳米簇的HS-Cu水凝胶。密度泛函理论(DFT)计算揭示，这种特殊纳米簇赋予材料优异的光热转换能力和导电性，而硫脲基团则化身"自由基清道夫"。研究通过体外抗菌、抗氧化实验及糖尿病小鼠模型，证实该材料可同步实现止血、PTT灭菌、ROS清除和ES促再生四重功效，相关成果发表于《Acta Biomaterialia》。

关键技术方法
研究采用核磁共振(¹H NMR)验证HA-NCSN合成，通过DFT计算解析铜纳米簇电子结构。体外评估包括：平板计数法检测抗菌率，DPPH/ABTS实验测定抗氧化活性，电阻测试表征导电性。体内实验使用链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病C57BL/6小鼠创面模型，通过组织学分析愈合进程。

研究结果

1. 材料制备与表征：HS与Cu²⁺以10:1体积比混合时，凝胶瞬间变黑形成Cu⁰/Cu⁺/Cu²⁺混合价态纳米簇交联网络，流变测试显示储能模量达12 kPa，注射后能自修复。

2. 多模态治疗机制：

• PTT抗菌：808 nm激光照射5分钟使凝胶升温56°C，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌杀灭率>99%。
• ROS调控：硫脲基团清除率超90%，显著降低创面MDA(丙二醛)水平。
• ES促再生：施加100 mV/mm电场时，成纤维细胞迁移速度提升2.3倍，血管密度增加178%。

1. 动物实验验证：HS-Cu治疗组14天创面闭合率达98%，较对照组(62%)显著改善。免疫荧光显示CD31⁺血管和α-SMA⁺肌成纤维细胞数量倍增，且未发现铜离子蓄积毒性。

结论与展望
该研究首创的"金属配位-纳米簇协同"策略，突破了传统敷料功能单一的限制。混合价态铜纳米簇作为"多功能开关"，同时激活PTT抗菌、抗氧化和ES导电通路，精准对应糖尿病创面愈合的止血期、炎症期和增殖期需求。尤其值得注意的是，材料完全规避了外源性生长因子或细胞疗法，仅通过简单组分自组装即实现复杂功能，为临床转化提供成本优势。未来可进一步探索铜簇价态比例与生物效应的构效关系，推动金属配位水凝胶在慢性创面管理的临床应用。