《Gels》：Preparation and Antibacterial Hemostatic Properties of a Photothermal-Responsive Hydrogel Loaded with Natural Quercetin
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创伤性出血是全球范围内的主要死亡原因之一，尤其在院前急救、战场环境和复杂手术中更为突出。深度不均、边缘不整的不规则伤口（如撕裂伤、爆炸伤、穿透伤和内脏切口）给止血带来了挑战。传统的机械压迫、手术缝合、明胶海绵和纱布等方法效率低下、功能单一，且对深层或不规则伤口
创伤性出血是全球范围内的主要死亡原因之一，尤其在院前急救、战场环境和复杂手术中更为突出。深度不均、边缘不整的不规则伤口（如撕裂伤、爆炸伤、穿透伤和内脏切口）给止血带来了挑战。传统的机械压迫、手术缝合、明胶海绵和纱布等方法效率低下、功能单一，且对深层或不规则伤口缺乏抗菌活性。因此，亟需开发一种兼具快速止血、高效抗菌和抗氧化能力的材料。研究人员将苯硼酸接枝到透明质酸钠（HA）上形成硼酸酯网络（HA-PBA）。将HA-PBA溶液与聚多巴胺接枝透明质酸纳米颗粒（PDA-HA）和槲皮素（Que）结合，制备了一种光热响应的HP@PDA/Que3水凝胶敷料。研究人员评估了该水凝胶的光热性能、抗氧化能力、生物相容性、止血效果和抗菌活性。HP@PDA/Que3水凝胶具有多孔网络结构。最佳浓度为0.8 mg/mL PDA-HA和0.3 mg/mL Que。该水凝胶表现出超过65%的DPPH/ABTS自由基清除能力，并能清除细胞内活性氧（ROS）。它还具有可注射性、组织粘附性、溶胀性和可控降解性。在近红外（NIR）照射下，其对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抗菌率超过99%。生物相容性测试显示其具有良好的体外生物相容性，无明显细胞毒性（细胞活力>85%）且溶血率低于5%。这些体外结果不能完全保证体内生物安全性，在临床转化前需要对局部炎症反应进行进一步的组织学评估。体外凝血实验证实了其促凝血特性。在大鼠肝脏切口模型中，其止血时间和失血量均优于壳聚糖组和空白对照组。HP@PDA/Que3水凝胶集快速止血、光热抗菌、抗氧化功能和生物相容性于一体，为创伤急救提供了一种具有临床潜力的多功能敷料。
研究背景与目的
创伤性出血是全球范围内导致死亡的主要原因，尤其在院前急救、战场环境和复杂手术中。不规则伤口，如撕裂伤、爆炸伤和内脏切口，因其深度不均、边缘不整，给传统止血方法带来巨大挑战。现有的止血材料，如明胶海绵、氧化纤维素和壳聚糖，普遍存在效率低、功能单一、缺乏针对深层或不规则伤口的抗菌活性等局限性。例如，明胶海绵的止血效果依赖血小板功能，对凝血功能障碍患者效果有限；氧化纤维素缺乏抗菌活性；壳聚糖虽兼具止血和抑菌作用，但其抗菌谱窄且止血效果易受pH值影响。因此，临床上迫切需要开发一种能够同时实现快速止血、高效抗菌和良好生物相容性的新型多功能止血材料。
本研究旨在制备一种基于透明质酸（HA）、苯硼酸（PBA）、聚多巴胺（PDA）和天然黄酮类化合物槲皮素（Que）的多功能可注射水凝胶敷料。研究的设计思路是利用HA-PBA与PDA-HA之间的动态硼酸酯键赋予水凝胶可注射性和组织粘附性，以实现不规则伤口的快速密封；引入PDA作为光热剂，使其具备近红外（NIR）光热转换能力，用于光热抗菌治疗；负载槲皮素以增强其抗感染和调节氧化应激的能力。该研究的目标是开发一种集快速止血、高效抗菌和抗氧化功能于一体的新型水凝胶，为创伤急救提供新的材料选择。
主要技术方法
研究人员采用的主要关键技术包括：首先，通过酰胺化反应将苯硼酸（PBA）接枝到透明质酸（HA）骨架上，合成HA-PBA聚合物；其次，通过多巴胺在碱性条件下的氧化自聚合，并在HA存在下制备聚多巴胺修饰的透明质酸纳米颗粒（PDA-HA）；最后，将HA-PBA溶液、PDA-HA纳米颗粒和槲皮素混合，在碱性条件下（pH=9.2）通过动态硼酸酯键交联，快速形成HP@PDA/Que3水凝胶。研究中使用了SD大鼠进行体内止血模型的验证。
研究结果
2.1 合成与制备
研究人员成功合成了HA-PBA和PDA-HA。通过1H NMR和傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认了PBA成功接枝到HA主链上，取代度为12.6 mol%。水凝胶在碱性条件下无需外加交联剂即可快速成胶。
2.2 形貌与微观结构分析
扫描电子显微镜（SEM）结果显示，HP@PDA/Que3水凝胶呈现出疏松、相互连通的孔隙网络结构，这种结构有利于水分渗透和分子扩散，与其较高的溶胀率一致。
2.3 光热性能
在808 nm激光照射下，含有0.8 mg/mL PDA-HA的水凝胶温度可达约45.9 °C，符合理想的低温光热治疗温度范围（约44–46 °C）。HP@PDA/Que3水凝胶展现出良好的光热稳定性。
2.4 自愈合、可注射性与粘附性
HP@PDA/Que3水凝胶表现出良好的宏观自愈合能力、可注射性以及对多种材料（包括猪皮、玻璃、金属等）和组织表面的强粘附性。搭接剪切强度测试表明，HP@PDA/Que3的粘附强度达到295.4 kPa，显著高于HP和HP@PDA组。
2.5 溶胀与降解
HP@PDA/Que3水凝胶具有最高的溶胀率，归因于其更疏松的网络结构。在降解实验中，所有水凝胶均表现出时间依赖性降解，其中HP@PDA/Que3降解最快，14天后残留质量约为12.79%。
2.6 体外抗氧化活性
DPPH和ABTS自由基清除实验表明，HP@PDA/Que3水凝胶的清除率均超过65%，且呈槲皮素浓度依赖性。细胞内活性氧（ROS）清除实验和超氧化物歧化酶（SOD）样活性测定证实，槲皮素的加入显著增强了水凝胶的抗氧化能力，并与PDA产生协同效应。
2.7 抗菌活性
平板计数法结果显示，单独HP@PDA/Que3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别为66.7%和40%。在808 nm NIR照射15分钟后，其对两种细菌的抑制率均超过99%，表明光热效应极大地增强了杀菌能力。
2.8 细胞相容性与血液相容性
CCK-8和活/死细胞染色结果表明，HP@PDA/Que3水凝胶提取物与L929细胞共培养24小时后，细胞活力保持在85%以上，显示出良好的细胞相容性。溶血实验显示其溶血率为4.23%，低于5%的安全阈值，表明其具有良好的血液相容性。
2.9 体外止血性能
体外凝血实验显示，HP@PDA/Que3水凝胶的血小板聚集指数（BCI）最低（19.09%），全血凝血时间缩短至约4分钟，显著优于对照组和其他水凝胶组。
2.10 大鼠肝脏损伤模型的体内止血性能
在大鼠肝脏切口模型中，HP@PDA/Que3水凝胶组的止血时间约为90秒，失血量显著少于空白对照组和壳聚糖组。结合NIR照射后，止血时间进一步缩短至约30秒，失血量减少至对照组的约六分之一。在断尾模型中，也观察到了类似的优异止血效果。
讨论与结论
讨论部分指出，本研究成功构建的HP@PDA/Que3水凝胶整合了可注射性、组织粘附性、光热抗菌、抗氧化和快速止血等多种功能。PDA-HA纳米颗粒的良好分散性和光热转换能力是其性能的基础。槲皮素的引入显著增强了抗氧化能力，并与PDA产生协同效应。在0.8 mg/mL PDA-HA和0.3 mg/mL槲皮素的最佳配比下，水凝胶在功能性和安全性之间取得了良好平衡。其快速的降解行为有利于在急性创伤中作为临时物理密封剂，避免了二次取出手术。光热效应可能通过局部加热促进蛋白质凝固、血小板活化和纤维蛋白形成，从而进一步增强止血效果。然而，研究也存在局限性，包括长期体内安全性和降解代谢途径尚未阐明，光热治疗的温度分布和组织穿透深度有待优化，以及未评估对耐药菌的抗菌活性等。
研究结论翻译如下：在本研究中，研究人员成功合成了PDA-HA改性纳米颗粒，其在水相中表现出优异的分散稳定性、强大的光热转换能力和稳定的循环加热性能。基于此，研究人员制备了具有三维多孔网络结构的HP@PDA/Que3光热响应多功能水凝胶，并通过浓度筛选确定了最佳配方为0.8 mg/mL PDA-HA和0.3 mg/mL槲皮素。所得水凝胶具有良好的可注射性和组织粘附性，以及适当的溶胀和降解行为。在808 nm近红外照射下，该水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均超过99%。此外，它还表现出强大的抗氧化活性，DPPH和ABTS自由基清除率均超过65%，能有效清除细胞内活性氧，SOD抑制率达到56.62%。该水凝胶还显示出良好的体外生物相容性，L929细胞活力高于85%，溶血率为4.23%，远低于5%的生物医学材料安全阈值。需要强调的是，这些结果仅反映了初步的体外安全性，不能确认整体的体内生物安全性。在临床应用前，必须进行进一步的体内组织学评估以检查局部组织炎症反应和长期生物安全性。体外和体内止血实验均证明，HP@PDA/Que3水凝胶能显著降低凝血指数并缩短凝血时间。在大鼠肝脏切口模型中，其止血时间和失血量优于商业壳聚糖组和空白对照组，且在联合近红外照射后效果进一步增强。总之，所开发的HP@PDA/Que3可注射水凝胶在一个平台上集成了光热协同抗菌、抗氧化、快速止血、组织粘附、可注射自愈合和优异的生物相容性等功能。这种多功能敷料在处理深层和不规则伤口的紧急止血方面具有巨大的临床潜力，同时也为先进多功能止血材料的设计提供了新的见解和实验基础。
