仿生纤维-水凝胶复合敷料:具有免疫调节与血管生成双功能协同促进糖尿病创面愈合

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Journal of Controlled Release 10.5

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  针对糖尿病创面因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基于动态共价键的仿生纤维-水凝胶复合敷料(GD-GA@DSFs),通过响应性释放没食子酸(GA)和去铁胺(DFO),实现早期抗炎和持续促血管生成的序贯治疗。该研究为慢性创面管理提供了智能药物递送新策略。

  

糖尿病创面愈合一直是临床面临的重大挑战,其病理微环境以过度炎症、氧化应激和血管生成障碍为特征,导致传统敷料疗效有限。据统计,美国每年因糖尿病足溃疡导致的截肢病例超过7万例,相关医疗费用高达110亿美元。这种"炎症-缺氧"恶性循环的打破,亟需一种能动态响应创面微环境变化的智能治疗系统。

东华大学的研究团队从细胞外基质(ECM)的纤维-水凝胶复合结构获得灵感,开发出具有双重动态共价网络的仿生敷料。该成果发表在《Journal of Controlled Release》上,通过将4-羧基苯硼酸修饰明胶(GP)、氧化葡聚糖(ODex)、没食子酸(GA)和负载去铁胺(DFO)的短纤维(PLGA)进行希夫碱和硼酸酯键交联,构建了具有微环境响应性的GD-GA@DSFs复合水凝胶。研究采用核磁共振(1H NMR)表征化学结构,通过流变学测试评估力学性能,并建立糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型验证疗效。

合成与表征
通过CPBA与明胶的酰胺化反应成功制备GP(取代度43%),ODex的醛基含量为50%。复合水凝胶表现出pH/ROS双响应性,在模拟炎症环境(pH 5.5, 10 mM H2O2)下72小时内的GA释放量达90%,而DFO呈现缓释特性。

功能验证
水凝胶展现出优异的抗氧化性能(DPPH清除率>80%),并能诱导巨噬细胞从促炎M1型向抗炎M2型极化(CD206+细胞比例提升2.3倍)。在糖尿病大鼠模型中,治疗组14天创面愈合率达92%,新生毛细血管密度较对照组提高178%。

机制探讨
动态共价网络赋予材料自愈合能力(修复效率>95%),纤维-水凝胶分级结构实现了GA的快速释放(抑制早期炎症)和DFO的持续释放(促进后期血管生成)。这种时空序贯治疗模式有效模拟了正常创面愈合的生物学过程。

该研究创新性地将仿生材料设计与病理微环境响应策略相结合,为慢性创面治疗提供了可注射、自适应的智能平台。其双重动态共价网络设计不仅解决了传统水凝胶药物突释的问题,更为多阶段协同治疗提供了新思路。这种"时空调控"的治疗理念,可能拓展至其他组织再生领域。

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