基于微环境响应的纤维嵌入水凝胶实现糖尿病创面时序给药与协同修复

针对糖尿病创面微环境失衡导致的炎症失控和血管再生障碍，东华大学研究团队开发了一种模拟细胞外基质的纤维嵌入水凝胶（GD-GA@DSFs）。该材料通过希夫碱键和硼酸酯键构建动态网络，实现抗氧化剂GA的快速释放和促血管剂DFO的缓释，在糖尿病大鼠模型中展现出抗炎、促血管生成和巨噬细胞极化调控的多重功效，为慢性创面治疗提供了新型智能递送平台。

　　

糖尿病创面修复是临床面临的重大挑战，持续的高血糖状态导致创面微环境恶化，表现为过度炎症反应、活性氧（ROS）堆积和血管再生障碍。传统敷料难以动态响应创面微环境变化，而现有的递送系统又缺乏时序给药能力。面对这一困境，东华大学的研究团队从细胞外基质（ECM）的纤维网络结构获得灵感，在《Journal of Controlled Release》发表了一项突破性研究。

研究人员创新性地构建了具有层级结构的纤维嵌入水凝胶（GD-GA@DSFs），其核心技术包括：1）通过核磁共振表征4-羧基苯硼酸修饰明胶（GP）和氧化葡聚糖（ODex）的化学结构；2）静电纺丝制备载有去铁胺（DFO）的PLGA短纤维（DSFs）；3）动态流变学评估水凝胶的自愈合性能；4）建立糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型验证疗效。

【材料设计与表征】通过¹H NMR证实GP中苯硼酸成功接枝（化学位移7.8ppm），ODex的醛基转化率达43%。水凝胶网络由希夫碱键和硼酸酯键双重动态共价键构成，在pH5.5和10mM H₂O₂条件下表现出快速降解特性。

【药物释放动力学】独特的纤维-水凝胶层级结构实现时序释放：前24小时释放83%没食子酸（GA），而DFO持续释放达7天。这种释放模式完美匹配创面修复的炎症期（需快速抗炎）和增殖期（需持续促血管）。

【体外功能验证】水凝胶可清除85% DPPH自由基，并将LPS诱导的巨噬细胞M1表型比例从62%降至28%，同时显著促进HUVEC细胞成管（管长增加2.3倍）。

【动物实验疗效】在糖尿病大鼠模型中，GD-GA@DSFs组创面闭合率第14天达96%，组织学显示胶原沉积增加3倍，CD31⁺血管密度提升4.5倍，且M2型巨噬细胞浸润显著增多。

这项研究通过仿生ECM的层级结构设计，首次实现了糖尿病创面微环境动态响应与时序给药的统一。其创新性体现在：1）利用病理微环境特征（低pH、高ROS）触发药物释放；2）通过纤维-水凝胶空间隔离解决药物释放动力学冲突；3）整合免疫调节（GA）与血管再生（DFO）的协同治疗策略。该成果为慢性创面治疗提供了兼具智能响应性和生物仿生性的新型材料平台，相关技术已获国家重点研发计划（2022YFC2403000）支持。