光触发气体疗法与可控释放人参外泌体的多功能DNA水凝胶促进感染伤口愈合研究

为解决感染伤口因慢性炎症和细菌定植导致的愈合难题，研究人员开发了一种ROS响应型DNA水凝胶（LGAH），通过修饰聚集诱导发光分子（AIEgen）并负载人参外泌体（G-Exos）和一氧化氮（NO）供体L-精氨酸（L-Arg），实现了光控NO释放与G-Exos的协同递送。该水凝胶在激光照射下生成1 O2 激活L-Arg产生活性NO，联合G-Exos的免疫调节功能，显著加速金黄色葡萄球菌（S. aureus）感染伤口的愈合，为临床治疗提供了安全高效的新策略。

　　

感染伤口愈合一直是临床面临的重大挑战，慢性炎症、细菌耐药性和微环境失衡导致传统抗生素治疗效果有限。针对这一难题，研究人员设计了一种创新性的多功能DNA水凝胶系统（LGAH），通过整合气体疗法和外泌体技术，为感染伤口提供了多维度治疗策略。

这项研究由国内科研团队开展并发表于《Bioactive Materials》。研究人员构建了一种ROS响应型DNA水凝胶，通过修饰聚集诱导发光分子（AIEgen）并负载人参来源外泌体（G-Exos）和一氧化氮（NO）供体L-精氨酸（L-Arg），实现了对伤口微环境的智能响应和精准调控。该系统在激光照射下可产生活性氧（¹
O₂
），同时激活L-Arg释放具有抗菌和促血管作用的NO，协同G-Exos的免疫调节功能，显著提升了感染伤口的愈合效率。

研究采用了多项关键技术方法：通过超速离心结合密度梯度离心法纯化G-Exos；利用酰胺反应将AIE分子连接到DNA链上构建AIE-Linker；采用流变仪和扫描电镜（SEM）表征水凝胶的机械性能和微观结构；通过活/死染色和菌落计数评估抗菌效果；建立小鼠全层皮肤感染模型进行体内疗效验证；并运用转录组学分析治疗机制。

3.1 G-Exos的表征与功能验证
研究发现G-Exos能显著促进HaCat细胞和HUVECs的增殖迁移，并在2.5 μg/mL浓度时表现出最佳生物活性。免疫荧光显示G-Exos可将促炎的M1型巨噬细胞转化为抗炎的M2型，降低IL-6、TNF-α等促炎因子分泌，同时增加抗炎因子IL-10的表达。

3.2 LGAH的制备与表征
通过设计含回文序列的Linker和Y形结构单元（Yabc），构建了具有三维多孔结构的DNA水凝胶。该水凝胶在100 rad/s频率下储能模量（G′）高于损耗模量（G″），24小时溶胀率达463%。负载G-Exos和L-Arg后，激光照射可触发¹
O₂
生成，进而激活L-Arg持续释放NO（约92.16%伤口闭合率）。

3.3 体外抗菌与生物相容性
抑菌圈实验显示LGAH+激光组对S. aureus的抑制效果最佳（细菌存活率仅3.66%）。SEM观察到该组细菌出现明显细胞膜破裂。CCK-8和活/死染色证实水凝胶对HaCat和RAW264.7细胞的存活率无影响（>95%），且溶血率低于4%。

3.4 体内治疗效果
小鼠感染模型显示，LGAH+激光治疗8天后伤口几乎完全愈合。Masson染色显示胶原沉积面积达49.48%，免疫荧光证实CD31表达显著增强。转录组分析发现治疗组炎症相关基因（IL19、Trem1等）下调，而能量代谢相关通路上调。

讨论与结论
该研究创新性地将DNA水凝胶的精准可控性、AIE分子的光动力效应、NO的抗菌/促血管作用以及G-Exos的免疫调节功能有机结合。LGAH不仅能响应伤口高ROS环境释放治疗剂，还能通过光控实现NO的时空精准递送，避免了传统气体疗法的不可控性。基因分析进一步揭示其通过抑制过度免疫反应、促进能量代谢等多通路协同加速愈合。尽管在大规模生产和长期安全性方面仍需优化，这种"抗菌-抗炎-再生"三位一体的治疗策略为感染伤口管理提供了新思路，具有显著的临床转化潜力。