"可注射导电多功能水凝胶敷料:协同抗菌、ROS清除与电活性效应联合治疗慢性糖尿病创面"

【字体: 时间:2025年09月16日 来源:Biomaterials and Biosystems CS4.0

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  本研究创新性地开发了一种基于羟丙基壳聚糖(HCS)和2,3,4-三羟基苯甲醛(TBA)的双交联导电水凝胶(HCS-TBA@Py),通过Fe3+引发吡咯(Py)原位聚合赋予电导性。该材料兼具抗氧化、抗菌、自愈合特性,结合电刺激(ES)可协同促进血管生成、神经再生和巨噬细胞M2型极化,为糖尿病慢性伤口提供多靶点综合治疗方案。

  

材料亮点

本研究采用一步法构建了具有双重交联网络的多功能水凝胶:羟丙基壳聚糖(HCS)与2,3,4-三羟基苯甲醛(TBA)通过希夫碱键和氢键连接,同时Fe3+不仅与TBA形成金属-配体键,还引发吡咯(Py)原位氧化聚合,最终形成具有导电性的三维网络结构。这种独特设计使HCS-TBA@Py水凝胶展现出优异的溶胀性、可注射性和电敏感性,能完美贴合不规则创面。

水凝胶的合成与性能优化

通过精确调控Fe3+与Py的比例,我们成功制备出兼具导电性和生物活性的智能材料。实验证明该水凝胶能有效清除自由基(DPPH清除率>90%),对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑菌率分别达98.2%和95.7%。其导电性能(电导率1.8 S/m)可实现:1)放大创面内源性电场;2)均匀分布外源性电刺激信号。

结论

针对糖尿病创面特有的缺氧、高糖和炎症微环境,HCS-TBA@Py水凝胶通过三重机制发挥作用:1)清除过量活性氧(ROS)缓解氧化应激;2)导电网络协同电刺激(ES)促进内皮细胞迁移(迁移速度提升2.3倍)和神经元轴突生长(长度增加180%);3)动态调控巨噬细胞表型,使促炎的M1型(CD86+)向抗炎的M2型(CD206+)转化。这种"一敷多效"的策略为慢性创面治疗开辟了新途径。

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