双酸-H2O2响应型多功能纳米凝胶敷料协同治疗糖尿病细菌感染创面的机制研究

针对糖尿病创面高糖碱性环境导致细菌滋生、血管生成不足等治疗难题，研究人员开发了基于亚胺硼酸酯键的aDCNs/MnO2@GOD纳米凝胶敷料，通过酸-H2O2双响应释放槲皮素、MnO2 NPs和GOD，实现降糖、抗菌、抗生物膜、促血管生成等多重功效，动物实验证实其可加速感染创面愈合并调节M1/M2巨噬细胞极化，为糖尿病慢性创面治疗提供新策略。

　　

糖尿病患者的皮肤创面愈合是世界性医学难题。高糖环境不仅促进细菌繁殖，还会造成局部微环境酸碱失衡、血管生成受阻，形成恶性循环。尤其当创面并发细菌感染时，传统抗生素易引发耐药性，而生物膜的形成更使治疗雪上加霜。面对这一临床挑战，塔里木大学（Tarim University）的研究团队创新性地将天然活性成分槲皮素(quercetin)与纳米技术相结合，开发出具有环境响应特性的智能敷料系统。

这项发表于《Materials Today Bio》的研究，通过构建基于亚胺硼酸酯键(iminoboronate bond)的抗菌动态共价纳米网络(aDCNs)，整合葡萄糖氧化酶(GOD)和二氧化锰纳米颗粒(MnO₂ NPs)，创建了能同步调控感染微环境的多功能纳米凝胶敷料。该系统可感知创面酸性(pH≈5.5)和高H₂O₂浓度，实现活性成分的精准释放，在杀灭病原菌的同时促进组织修复。

研究团队采用Box-Behnken响应面法优化配方，通过冷冻干燥、紫外交联等技术制备纳米凝胶。关键实验包括：体外抗菌测试（MIC测定、活死菌染色）、抗生物膜分析（结晶紫染色、EPS/eDNA检测）、小鼠全层感染创面模型评估，以及流式细胞术检测巨噬细胞极化表型。

材料合成与表征

通过甲基丙烯酸酐修饰明胶获得GelMA，其Zeta电位由+5.5mV变为-6.8mV，SEM显示三维多孔结构。MnO₂ NPs呈球形，粒径87nm。最优配方含4.5mg/mL槲皮素、2mg/mL 4-FPBA和150mg/mL GelMA，包封率达85.5%。

智能响应特性

在pH5.5+H₂O₂条件下，8小时药物释放率达99%。GOD(3mg/mL)使葡萄糖浓度从15mmol/L降至3.4mmol/L，MnO₂ NPs催化产生17.9mg/L O₂，改善创面缺氧。

抗生物膜机制

NIR(808nm)照射下，对E.coli和S.aureus生物膜抑制率分别达89.3%和93.0%。RT-qPCR显示icaA基因表达下调至0.35倍，破坏细菌群体感应系统。

协同抗菌效果

光热协同使对S.aureus的MIC从128μg/mL降至8μg/mL。SEM观察到细菌细胞膜破裂、内容物泄漏，活死染色显示NIR组杀菌率显著提升。

创面修复作用

感染小鼠模型中，治疗15天后NIR组创面愈合率达97.9%，CD31⁺血管密度达623.3个/mm²。Masson染色显示胶原沉积率提升至69%，H&E观察到新生毛囊结构。

免疫调节机制

Western blot证实NIR组CD206(M2标记物)表达量增加，TNF-α和IL-6分别下降82%和79%，IL-10上升3.1倍，实现M1向M2表型转化。

这项研究开创性地将环境响应型纳米凝胶与光热疗法结合，突破了糖尿病感染创面治疗中药物靶向性差、细菌耐药、缺氧微环境等多重瓶颈。其核心价值在于：① 通过亚胺硼酸酯键实现酸-H₂O₂双响应释药；② 利用MnO₂ NPs催化内源性H₂O₂产氧，破解"缺氧-感染"恶性循环；③ 光热-化学协同抗菌避免耐药性产生。安全性评估显示敷料溶血率<1%，器官系数与血液生化指标均正常，具有良好转化前景。该成果为慢性创面治疗提供了可局部应用、生物相容性好的新型解决方案，尤其适用于医疗资源匮乏地区的糖尿病护理。