一种3D打印水凝胶支架通过抗炎、血管生成和细胞外基质重塑促进感染性糖尿病创面修复

《Materials & Design》：A 3D-printed hydrogel scaffold promotes infected diabetic wound repair via anti-inflammation, angiogenesis, and extracellular matrix remodeling

　　

• 研究人员开发了一种3D打印多酚递送支架（3D-printed polyphenol-delivering scaffold），用于感染性糖尿病创面（infected diabetic wound）修复。
• 该系统同时应对感染、炎症、血管生成受损及基质修复缺陷。
• 聚多巴胺-表没食子儿茶素没食子酸酯纳米颗粒（PDA-EGCG nanoparticles）能够实现表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）的持续释放，以调节感染性糖尿病创面微环境。
• 该支架促进成纤维细胞迁移（fibroblast migration）、血管化（vascularization）、胶原沉积（collagen deposition）和组织重塑（tissue remodeling）。
• 转录组学（transcriptomics）证实了再上皮化（re-epithelialization）和细胞外基质重建（extracellular matrix reconstruction）的增强。

糖尿病是一种全球性健康挑战，其严重并发症之一是多发于下肢的慢性不愈合创面，尤其是糖尿病足溃疡。与急性创面不同，糖尿病创面存在持续炎症、血管生成受损、细胞反应失调及易感染等病理微环境特征，而耐药菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的定植可进一步加重炎症并阻碍组织修复。常规治疗如清创、敷料、负压治疗等难以同时针对这些病理障碍。因此，亟需构建能够协同控制感染与炎症、同时支持血管生成和细胞外基质（ECM）重塑的整合性治疗策略。水凝胶因其高含水量和三维网络结构而类似细胞外基质，是创面修复的候选材料，但传统单网络水凝胶机械强度不足、结构稳定性差，且难以精确调控宏观孔结构。3D打印技术可制备精确结构的水凝胶支架，结合双重交联网络可提升力学性能。本研究基于此背景，开发了负载聚多巴胺-表没食子儿茶素没食子酸酯纳米颗粒（PDA-EGCG nanoparticles）的3D打印甲基丙烯酰化丝素蛋白（SilMA）/甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）双重交联水凝胶支架（SH-EGCG），用于感染性糖尿病创面修复。该研究发表在《Materials》。

研究人员通过碱性共聚合法制备PDA-EGCG纳米颗粒，通过透析法测定EGCG负载效率约84%，并通过ABTS实验证实其抗氧化稳定性优于游离EGCG。研究人员将10%SilMA与2%、3%或4%HAMA复合，结合流变学、挤压打印行为、扫描电镜（SEM）、力学测试等筛选出10%SilMA+3%HAMA为最佳生物墨水，进而采用低温3D打印制备具有规则多孔结构的SH支架，并负载PDA-EGCG得到SH-EGCG。体外释放实验显示SH-EGCG在pH5.5下释放更快，pH7.4下缓慢持续释放。动物实验经四川大学动物护理与使用委员会批准（SCU45-2503–02），采用链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠，建立MRSA感染的全层皮肤缺损创面模型，随机分为MODEL、3M商用敷料、SH和SH-EGCG组，在0、1、3、7、14天记录创面情况，并在第7和14天取材进行组织学与转录组测序分析（转录组测序由