近红外触发释放CO的MnSiO3-Fe3(CO)12/ICG@PF127水凝胶通过多机制协同促进糖尿病伤口愈合

为解决糖尿病伤口因持续感染、过度炎症和血管生成障碍导致的难愈问题，研究人员开发了一种近红外响应型多功能水凝胶MF/ICG@PF127，整合光热/光动力抗菌、可控一氧化碳(CO)释放和免疫调节功能，显著加速了糖尿病小鼠的伤口闭合和组织再生，为慢性伤口治疗提供了创新策略。

　　

糖尿病引发的慢性伤口是全球健康重大挑战，其特征是持续感染、炎症失控和血管功能障碍。尽管降糖技术和胰岛素泵不断进步，但针对伤口微环境的有效治疗手段仍显不足。糖尿病伤口中M1型巨噬细胞的过度极化、活性氧(ROS)积累及血管损伤形成恶性循环，导致25%的糖尿病患者最终发展为足溃疡。传统CO释放分子(CORMs)存在水溶性差、释放不可控等缺陷，而单一抗菌或促血管策略难以满足临床需求。

针对这一难题，华中科技大学同济医学院附属同济医院的研究团队设计了一种智能响应型水凝胶MF/ICG@PF127，通过近红外(NIR)触发实现多机制协同治疗。该研究创新性地将Fe₃(CO)₁₂封装于MnSiO₃纳米颗粒中，并与光敏剂吲哚菁绿(ICG)共同负载于温敏性Pluronic F127基质，形成可注射型治疗平台。相关成果发表在《Materials Today Bio》期刊。

研究采用四大关键技术：通过动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征纳米颗粒形貌；利用血红蛋白比色法监测NIR触发的CO释放行为；采用STZ诱导的糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型评估愈合效果；结合RNA测序和Western blot解析Wnt/β-catenin通路激活机制。

2.1 水凝胶的合成与表征
通过溶剂挥发法成功制备粒径123 nm的MnSiO₃-Fe₃(CO)₁₂(MF)纳米球，流变学测试显示MF/ICG@PF127的储能模量(G′)较纯PF127提升3倍，振幅扫描证实其在高应变下保持结构稳定。血红蛋白检测证实808 nm激光照射40分钟后CO释放量达48.7 μM。

2.3 抗炎效能验证
qPCR显示MF/ICG@PF127使LPS刺激的巨噬细胞中IL-6、IL-1β和iNOS表达分别降低72%、68%和65%，显著优于单一组分组。

2.4 协同抗菌效应
NIR照射下，水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率达99.3%，CFU计数较对照组降低4个数量级，归因于ICG产生的ROS破坏细菌膜结构及CO的抗菌作用。

2.7 巨噬细胞重编程
免疫荧光显示治疗组CD68⁺CD206⁺ M2型巨噬细胞在第7天增加4.02倍，而CD68⁺iNOS⁺ M1型减少4.99倍，证实CO通过上调血红素氧酶-1(HO-1)促进表型转换。

2.9 促再生机制解析
转录组分析发现Wnt通路关键基因β-catenin、Cyclin D1表达上调2.1-3.4倍，促炎因子IL-15RA、CCL7下调60%-75%。Western blot证实磷酸化VEGFR2水平提升2.14倍，驱动血管新生。

该研究突破性地实现了三大功能整合：时空可控的CO递送系统、NIR触发的精准抗菌、以及通过Wnt/β-catenin和HO-1双通路调节免疫微环境。动物实验显示治疗组伤口闭合速度较对照组快2.3倍，胶原沉积量增加1.8倍。这种"抗菌-抗炎-促再生"三位一体策略为糖尿病慢性伤口治疗提供了全新范式，其模块化设计理念可拓展至其他气体分子递送系统的开发。

值得注意的是，MnSiO₃载体不仅作为Fe₃(CO)₁₂的稳定剂，其释放的Mn²⁺离子还参与调控线粒体功能。而PF127的热致凝胶特性实现了创面局部长达14天的药物缓释，避免频繁换药。未来研究可进一步优化NIR照射参数，探索临床转化路径。这项成果标志着气体治疗学与纳米材料学的交叉融合迈入新阶段。