具有机械活性与生物活性的异质水凝胶贴片促进糖尿病慢性伤口愈合的机制研究

糖尿病慢性伤口因持续炎症、易感染及机械应力缺失导致难愈。北京化工大学团队开发了一种基于聚氨酯泡沫(DDLPU-foam)与改性海藻酸盐(Alg-Cat)的异质水凝胶贴片(DDLPU/Alg-Cat)，通过近红外(NIR)光触发形状记忆实现双轴收缩，兼具光热抗菌、抗氧化和组织粘附功能。动物实验证实该贴片能显著降低炎症水平并加速组织重建，为糖尿病伤口治疗提供多功能一体化解决方案。

　　

糖尿病已成为威胁全球健康的重大慢性疾病，患者人数预计2035年将突破6亿。其中，糖尿病慢性伤口因持续炎症、易感染和机械应力缺失导致愈合困难，现有治疗方法存在疗效有限、易复发等问题。更棘手的是，伤口部位活性氧(ROS)过量会阻碍血管新生，而传统光热材料又面临成本高、生物毒性等挑战。如何整合机械调控与生物活性，成为解决这一临床难题的关键。

北京化工大学的研究团队在《Biomaterials》发表研究，通过将含木质素-Fe³⁺复合物(DDL-Fe³⁺)的聚氨酯泡沫(DDLPU)与二硫键-儿茶酚改性海藻酸盐(Alg-Cat)水凝胶结合，开发出具有NIR光响应性的异质贴片。该材料采用热致相分离法制备多孔支架，通过配体-金属电荷转移(LMCT)效应增强光热转化，并利用自由基聚合实现组分整合。

Preparing and characterization of Alg-Cat
通过两步化学反应将儿茶酚接枝到海藻酸盐，赋予材料组织粘附性和ROS清除能力。流变学测试显示改性后储能模量提升3倍，体外实验证实其可清除85%的DPPH自由基。

光热与机械性能调控
DDL-Fe³⁺复合物使材料在808 nm照射下1分钟内升温至65°C，形状恢复率达98%。预拉伸贴片在NIR触发下可产生12 kPa收缩应力，显著高于传统PNIPAM水凝胶。

体内治疗效果评估
糖尿病小鼠模型显示，治疗组14天内伤口闭合率达92%，炎症因子IL-6水平下降70%。组织学分析表明该贴片促进胶原排列和血管新生，血管密度较对照组提高2.3倍。

该研究创新性地将机械应力调控与生物活性相结合，通过NIR响应实现精准治疗。材料中天然木质素和生物基聚合物的使用，突破了传统光热材料的成本与毒性限制。值得注意的是，Alg-Cat的抗氧化特性与DDLPU的机械活性产生协同效应，为慢性伤口治疗提供了"一贴多效"的新范式。研究获得国家自然科学基金支持，相关技术已申请专利保护。