基于硫化铜纳米酶的自修复水凝胶实现糖尿病伤口全病程管理：从止血到血管生成

糖尿病伤口因血管生成受损、持续炎症和细菌感染难以愈合。西南医科大学团队开发了负载TA-Fe修饰CuS纳米酶(CuS-Se@TA-Fe NPs)的PVA/CMCS复合水凝胶(PCCuT)，兼具SOD/CAT模拟活性、光热抗菌和促血管生成功能。动物实验证实该水凝胶通过清除ROS、促进M2型巨噬细胞极化，显著加速糖尿病感染伤口愈合，为多功能伤口敷料开发提供新策略。

　　

糖尿病引发的慢性伤口是全球性医疗难题，持续高血糖导致血管内皮细胞凋亡、活性氧(ROS)过量积累，加之细菌感染和M1型巨噬细胞主导的慢性炎症，形成阻碍愈合的恶性循环。传统抗生素治疗易引发耐药性，而单一功能敷料难以应对糖尿病伤口的多重病理特征。针对这一挑战，西南医科大学的研究团队创新性地将仿生纳米酶技术与智能水凝胶结合，开发出具有全病程管理能力的多功能伤口敷料，相关成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》。

研究采用丝胶蛋白模板法合成硫化铜纳米颗粒(CuS-Se NPs)，通过TA-Fe金属酚醛网络(MPN)功能化获得CuS-Se@TA-Fe纳米酶，再将其整合至聚乙烯醇(PVA)/羧甲基壳聚糖(CMCS)/硼砂构建的动态交联网络中。关键技术包括：透射电镜表征纳米颗粒形貌、X射线光电子能谱分析元素价态、流变学测试评估水凝胶机械性能、氮蓝四唑法检测超氧化物歧化酶(SOD)活性、近红外热成像仪监测光热转换效率，以及糖尿病大鼠模型验证治疗效果。

CuS-Se@TA-Fe NPs的表征
高分辨透射电镜显示CuS-Se NPs呈近球形堆叠，晶面间距0.31 nm对应CuS的(112)晶面。TA-Fe包覆后形成明显核壳结构，元素映射证实Cu、S、Fe均匀分布。X射线光电子能谱显示Fe 2p在710.1 eV和712.6 eV的特征峰，证实Fe(II)/Fe(III)共存。

水凝胶的物理特性
硼砂介导的硼酸酯键与氢键形成双网络结构，使PCCuT水凝胶具备显著自愈性——切断的凝胶块30秒内可融合并承受200%拉伸。粘附测试显示其对生物组织（心脏、肝脏等）和非生物材料（金属、玻璃等）均有优异粘附力。储能模量(G′)始终高于损耗模量(G″)，证实网络稳定性。

抗氧化与纳米酶活性
DPPH和ABTS实验显示PCCuT对自由基清除率显著高于对照组，归因于TA-Fe的酚羟基协同作用。SOD样活性使超氧阴离子(O₂^•?)转化为H₂O₂，而类过氧化氢酶(CAT)活性进一步分解H₂O₂为O₂，300秒内溶解氧达13.1 mg/L。

光热抗菌性能
808 nm近红外照射下，PCCuT在3分钟内升温至56.9°C。对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的杀菌率超过99%，活死染色显示细菌膜完整性被破坏。

促血管与免疫调节
划痕实验显示PCCuT组人脐静脉内皮细胞(HUVECs)迁移面积增加2.1倍，管形成实验显示节点数提升68%。RAW264.7巨噬细胞中，PCCuT使M2标志物CD206表达上调，同时降低促炎因子IL-6分泌。

动物实验验证
糖尿病大鼠尾部和肝脏止血模型中，PCCuT组止血时间最短（65秒），失血量减少83%。感染伤口治疗18天后，PCCuT+NIR组愈合率达98%，组织学显示胶原沉积致密，CD31⁺新生血管密度是对照组的3.2倍，且IL-10表达显著高于其他组。

该研究创新性地将CuS纳米酶的光热效应、TA-Fe的抗氧化特性与动态水凝胶的物理优势相结合，实现了止血-抗感染-抗炎-促血管再生的全程协同治疗。特别值得注意的是，TA-Fe网络不仅增强光热转换效率，还通过铁离子价态变化催化ROS清除，同时调控巨噬细胞极化，这种"一材多效"的设计为复杂病理环境下的组织再生提供了新思路。研究建立的丝胶蛋白模板法相较于传统牛血清蛋白模板成本降低70%，具有显著转化医学价值。未来通过优化铜离子控释动力学，有望进一步推动该类材料在临床糖尿病足溃疡治疗中的应用。