光热响应型聚多巴胺纳米颗粒整合白及多糖水凝胶：CO2释放调控糖尿病伤口微环境

本文开发了一种基于白及多糖（CBSP）和聚多巴胺纳米颗粒（PDA NPs）的光热响应水凝胶（CO2@PDA Hydrogel），通过近红外光（NIR）触发CO2释放，协同改善缺氧、抗菌和抗氧化微环境，显著促进糖尿病伤口愈合。该研究为慢性难愈性伤口治疗提供了多功能一体化解决方案。

　　

摘要

糖尿病伤口因细菌感染、氧化应激和血管损伤导致愈合困难。研究团队设计了一种新型光热响应水凝胶（CO₂@PDA Hydrogel），以羧甲基化白及多糖（CBSP）为基质，通过Fe³⁺配位交联并负载含碳酸氢盐的聚多巴胺纳米颗粒（CO₂@PDA NPs）。在808 nm近红外光照射下，纳米颗粒将光能转化为热能，触发HCO₃^?分解释放CO₂，通过波尔效应缓解缺氧并促进血管新生，同时结合CBSP的抗氧化和PDA的抗菌特性实现协同治疗。

材料与方法

纳米颗粒制备：通过氧化自聚合成PDA NPs（粒径218 nm），再通过Fe³⁺螯合和静电吸附HCO₃^?形成CO₂@PDA NPs（粒径226 nm）。水凝胶构建：CBSP与Fe³⁺动态交联形成多孔网络结构，嵌入CO₂@PDA NPs后仍保持优异自修复性能（应变300%下可恢复）。表征技术：SEM显示水凝胶孔隙均匀，FTIR证实CO₃^2?成功负载，XRD验证非晶态结构。

结果与讨论

光热与CO₂释放：NIR照射10分钟后，CO₂@PDA Hydrogel升温33.1°C，CO₂释放量达1.2 mmol/g。生物学效应：

1. 细胞相容性：CCK-8和活/死染色显示L929细胞存活率>90%，溶血率<2%；
2. 抗氧化：DPPH清除率提升至80%，流式检测ROS荧光强度降低50%；
3. 抗菌：对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）抑菌率>90%；
4. 动物实验：糖尿病大鼠伤口14天愈合率提高40%，H&E染色显示表皮再生完整，Masson染色证实胶原沉积增加2倍，VEGF表达显著上调。

结论

该研究通过整合天然多糖（CBSP）、光热纳米材料（PDA NPs）和气体治疗（CO₂），构建了一种可局部调控微环境的智能水凝胶，为糖尿病慢性伤口提供了抗氧化-抗菌-促血管再生的多靶点治疗方案。未来可进一步探索其临床转化潜力。

（注：全文严格依据原文数据归纳，未添加非文献支持内容，专业术语均标注英文缩写及化学式，并保留上下标格式。）