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抗菌与细胞粘附性聚(2-乙基-2-恶唑啉)水凝胶的创面治疗潜力：体外评估
【字体： 大 中 小 】 时间：2025年05月23日 来源：Biomacromolecules 5.5
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为解决伤口敷料机械性能与生物活性难以兼顾的问题，研究人员通过部分水解和甲基丙烯酸化修饰聚(2-乙基-2-恶唑啉)(PEtOx)，开发出新型POx-MA水凝胶及POx-MA:GelMA互穿网络(IPN)。该材料兼具优异抗菌性(对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制率达8-10mm)、高细胞粘附性(48小时伤口闭合率67±8%)及可调机械性能(压缩模量15-199kPa)，为生物材料和组织工程提供了创新解决方案。
在生物医学领域，伤口愈合始终面临两大挑战：传统敷料难以平衡机械强度与生物活性，且易引发细菌感染。目前主流材料如聚乙二醇(PEG)存在免疫原性风险，而天然明胶(Gelatin)机械性能不足。更棘手的是，兼具抗菌性和细胞亲和性的材料稀缺，这直接影响了慢性伤口的修复效率。
针对这些痛点，某研究团队在《Biomacromolecules》发表了一项突破性研究。他们创新性地对合成聚合物聚(2-乙基-2-恶唑啉)(PEtOx)进行部分水解和甲基丙烯酸化，制备出新型POx-MA水凝胶。关键技术包括：1)通过1H-NMR(核磁共振氢谱)定量水解度；2)紫外光交联构建互穿网络(IPN)；3)扫描电镜(SEM)分析微孔结构；4)压缩试验评估机械性能；5)划痕实验模拟伤口愈合；6)抑菌圈试验检测抗菌活性。
3.1 化学表征
通过30-120分钟梯度水解获得含12-70%乙烯亚胺(EI)单元的PEtOx-EI，经甲基丙烯酸化后双键转化率(DM)达10-36%。FTIR(傅里叶变换红外光谱)在1719cm-1处确认CH键形成，1H-NMR在5.5ppm处检出甲基丙烯酸酯特征峰。
3.2 微观结构
SEM显示POx-MA孔径最小(47±22μm)，GelMA最大(76±28μm)，IPN居中(61±43μm)。这种20-120μm的孔径范围最利于细胞迁移，符合理想伤口敷料标准。
3.3 溶胀性能
POx-MA展现超高溶胀度(95g/g)，是GelMA(14g/g)的6.8倍，归因于其36%的较低交联密度。IPN因双网络交联使溶胀度降至8g/g，证实结构可调性。
3.4 降解特性
21天降解实验显示，POx-MA降解最快(剩余重量68±1%)，GelMA最稳定(91±2%)。这种差异源于EI单元的水解敏感性，可通过DM精确调控降解速率。
3.5 机械性能
压缩测试揭示GelMA模量最高(199±21kPa)，POx-MA最低(15±5kPa)，IPN居中(112±27kPa)。值得注意的是，POx-MA虽强度低但回弹性优异，压缩后无结构破裂。
3.6 细胞行为
Live/Dead染色显示所有组细胞活性>90%。但POx-MA组细胞伪足更密集，48小时划痕闭合率(67±8%)显著高于GelMA(42±1%)，证实游离胺基通过静电作用促进细胞铺展。
3.7 抗菌活性
抑菌圈试验表明，含EI单元的PEtOx-EI对金黄色葡萄球菌(S. aureus)抑制最强(10±1mm)，POx-MA次之(9±1mm)。凝胶化虽降低活性，但仍优于无抗菌效果的GelMA。
这项研究开创性地证明：通过部分水解保留的游离胺基，使POx-MA同时实现细胞粘附(伤口闭合率提升59%)和抗菌(抑菌圈>6mm)双重功能。其与GelMA形成的IPN更兼具高机械强度(112kPa)与生物活性，突破传统材料"强度-功能"不可兼得的瓶颈。这种模块化设计策略为定制化创伤敷料开发提供新范式，尤其适用于糖尿病足等易感染慢性伤口。未来通过调整水解度与DM比例，可进一步优化降解速率与药物缓释性能，在组织工程和3D生物打印领域展现更大潜力。
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