过氧化锌介导的原位形成水凝胶促进内源性组织再生：一种可控释放Zn2+的生物活性基质

为解决传统Zn2+释放材料制备复杂、离子释放过快及机械稳定性差等问题，研究人员开发了一种基于过氧化锌（ZnO2）交联的新型生物活性水凝胶（Zn-Gel）。该材料通过硫醇化明胶（GtnSH）与ZnO2反应实现可控Zn2+释放（长达14天），显著促进伤口愈合中的细胞增殖、血管形成和胶原沉积，为组织再生提供了简单高效的解决方案。

　　

在生物医学领域，组织再生一直是科学家们努力攻克的难题。传统组织工程方法虽然取得了一定进展，但仍面临成本高、监管壁垒多等挑战。近年来，内源性组织再生策略因其能够利用人体自身修复潜力而备受关注。然而，如何设计既能提供适当生物刺激又易于制备的材料，仍是研究人员面临的重大挑战。锌离子（Zn²⁺）因其在伤口愈合中的多重作用（如促进细胞增殖、血管形成等）成为研究热点，但现有Zn²⁺释放材料普遍存在制备复杂、释放不可控等问题。

针对这些挑战，仁川国立大学（Incheon National University）的研究人员开发了一种创新性的过氧化锌（ZnO₂）介导交联水凝胶（Zn-Gel）。这项发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》的研究通过将硫醇化明胶（GtnSH）与ZnO₂溶液结合，成功构建了具有可控Zn²⁺释放特性的生物活性基质。该材料不仅制备简单，还能持续释放Zn²⁺长达14天，为伤口愈合和组织再生提供了新的解决方案。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过硫醇化反应合成GtnSH；利用流变学分析评估水凝胶机械性能；采用SEM-EDS观察材料形貌和元素分布；通过体外细胞实验和动物模型（小鼠全层皮肤缺损）评估生物相容性和治疗效果；使用免疫组化分析细胞增殖（Ki67）、血管形成（CD31）和毛囊再生（细胞角蛋白19）等指标。

研究结果部分，首先在"Zn-Gel fabrication and controllable physicochemical properties"中，研究人员证实通过调节ZnO_{2浓度（0.125-0.5 wt%）可控制凝胶时间（13-23分钟），且添加H2O2可进一步缩短至1.5分钟。流变测试显示Zn-Gel的储能模量（G'）可达2640 Pa，具有优异的机械稳定性。}

"Sustained release of Zn²⁺"部分显示，Zn-Gel能持续释放Zn²⁺达14天，且日释放量始终低于细胞毒性阈值（0.1 mM）。特别值得注意的是，仅有1.1-1.7%的总Zn²⁺在14天内释放，表明大部分Zn²⁺通过硫醇配位被稳定储存。

在"Cytocompatible hydrogels"中，WST-1实验证明含Zn²⁺组（Z0.5）细胞活性达109%（相对于对照组），显著高于无Zn²⁺组。活死染色显示所有组别细胞形态正常，证实材料具有优良生物相容性。

动物实验结果（"Enhanced wound healing..."部分）最为引人注目：Zn-Gel处理组（Z0.5）在第7天伤口闭合率达73%，显著高于对照组（64%）。组织学分析显示，Z0.5组在第14天毛囊数量（10个/区域）是对照组的5倍，血管密度提高5.6%，胶原沉积接近正常皮肤水平（110 vs 113平均强度）。

这项研究的创新性在于首次利用ZnO₂同时作为交联引发剂和Zn²⁺缓释源，通过简单的混合方法构建了多功能水凝胶。其重要意义体现在三方面：首先，解决了传统Zn²⁺载体制备复杂的问题；其次，通过Zn²⁺-硫醇配位实现了离子的长效可控释放；最重要的是，该材料能同步促进伤口愈合的多个关键环节（细胞增殖、血管生成、毛囊再生和胶原重塑）。这些发现为开发新一代组织再生材料提供了新思路，未来可通过共递送其他离子（如Ca²⁺、Mg²⁺）进一步拓展应用前景。