抗氧化抗菌水凝胶薄膜的简易制备及其在感染性糖尿病伤口愈合中的应用研究

研究人员针对糖尿病伤口伴随的出血、活性氧(ROS)积累、微生物感染和渗出液管理困难等问题，开发了一种兼具抗菌和抗氧化特性的水凝胶薄膜(PG-TA-P)。该薄膜通过动态共价键和氢键网络构建，整合了4-armed PEG、单宁酸(TA)和抗菌β-肽聚合物βLys50HG50，在MRSA感染的糖尿病伤口模型中展现出显著的促愈合效果，为临床治疗提供了新策略。

　　

糖尿病患者的伤口愈合是世界性难题，伴随持续出血、细菌感染和氧化应激的恶性循环，其5年死亡率甚至高于部分癌症。传统敷料难以应对这种复杂的病理微环境，而现有功能性水凝胶又面临制备复杂、机械性能不足等瓶颈。中国科学院苏州生物医学工程技术研究所的研究团队在《Bioactive Materials》发表研究，通过创新性地将动态共价化学与天然多酚相结合，开发出可喷涂成型的多功能水凝胶薄膜。

研究采用4-armed PEG构建动态希夫碱网络，引入FDA批准的单宁酸(TA)增强抗氧化性能，并整合实验室自研的抗菌β-肽聚合物βLys₅₀HG₅₀。关键技术包括：1）通过溶剂蒸发诱导交联实现10分钟内快速成膜；2）SEM-EDS和XPS表征材料微观结构与元素分布；3）建立STZ诱导的糖尿病小鼠MRSA感染全层伤口模型；4）采用活死染色、菌落计数和Masson染色等多维度评价体系。

2.1 水凝胶薄膜的基础特性
薄膜在PBS中10分钟达到溶胀平衡（溶胀率967-1298%），酸性环境(pH5.5)下10天降解率达93.8%，符合感染伤口的微酸性特征。

2.2 力学与粘附性能
TA含量1.0wt%时，薄膜拉伸强度提升3倍至0.2MPa，断裂伸长率达118%，与皮肤力学匹配；对猪皮的初始剥离强度为18.17N/m，溶胀后降至1.88N/m，避免更换时二次损伤。

2.3 抗菌组分表征
βLys₅₀HG₅₀对MRSA和E.coli的MIC为12.5-25μg/mL，XPS显示氮元素占比从1.15%增至3.94%，证实成功负载。酸性环境(pH5.5)下24小时缓释67.8μg/mL，与伤口pH响应契合。

2.4 体外抗菌效果
6小时共培养后，PG-TA-P使MRSA和E.coli菌落减少4.75-log和5.13-log，SEM显示细菌膜严重皱缩破裂。

2.5 抗氧化性能
TA使薄膜对DPPH和·OH清除率分别达92.9%和92.3%，LSCM显示其显著降低LPS诱导的巨噬细胞ROS水平，H₂O₂刺激下促进L929细胞迁移率提升60%。

2.6 体内止血与渗出管理
小鼠肝出血模型中，PG-TA-P止血时间仅15秒，失血量84.5mg，优于商业止血海绵Merocel(229.6mg)。糖尿病伤口治疗5天后，渗出量从26.5mg降至1.7mg。

2.7 促愈合效果
治疗9天时，PG-TA-P组伤口闭合率达90.6%，显著高于Pronto组(79.5%)。组织学显示新生上皮完整，肉芽组织厚度达744μm，胶原沉积密度最高。

2.8 炎症调控
免疫组化显示PG-TA-P组IL-6和TNF-α表达最低，α-SMA（平滑肌肌动蛋白）表达最高，提示其通过抗炎和促血管生成加速愈合。

该研究开创性地将动态交联化学与仿生抗菌肽策略结合，解决了传统敷料无法同步抗感染、抗氧化和控渗出的临床痛点。薄膜的快速喷涂特性（<10分钟成型）和pH响应药物释放行为，为糖尿病伤口护理提供了兼具转化潜力与临床适用性的解决方案。