《Gels》：Study on Berberine/Glycyrrhizic Acid Monoammonium Salt Self-Assembled Hydrogel for Diabetic Wound Healing
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摘要：糖尿病慢性创面面临着多重难以解决的愈合障碍，包括持续炎症、严重感染、血管新生不足以及胶原沉积缺陷。现有敷料无法同时缓解所有这些病理缺陷。本研究构建了一种由小檗碱（berberine，BBR）和甘草酸单铵盐（glycyrrhizic acid monoam
摘要：糖尿病慢性创面面临着多重难以解决的愈合障碍，包括持续炎症、严重感染、血管新生不足以及胶原沉积缺陷。现有敷料无法同时缓解所有这些病理缺陷。本研究构建了一种由小檗碱（berberine，BBR）和甘草酸单铵盐（glycyrrhizic acid monoammonium salt，GA）组成的无载体二元自组装甘草酸单铵盐–小檗碱（GB）水凝胶，该水凝胶通过一锅热辅助小分子共组装形成相互连接的纳米纤维网络，无需化学交联或外源性聚合物载体。凭借分子间非共价相互作用，这一单一超分子材料整合了抗炎、广谱抗菌、促血管生成和胶原再生等多重功能，从而在单一制剂中同时改善糖尿病创面的多个核心病理障碍。研究人员系统表征了其理化特性、生物相容性、抗菌和抗炎活性，以及体内创面修复性能。该水凝胶形成了均匀的纳米纤维结构，具有良好的黏弹性和pH依赖性缓释行为。体外实验验证了其出色的生物安全性、对大肠杆菌（Escherichia coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的广谱抑菌作用，以及对促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的有效抑制作用，其中对大肠杆菌的抑菌率约为88%，对金黄色葡萄球菌约为70%。在糖尿病小鼠全层感染创面模型中，GB水凝胶同时缓解了局部炎症、加速了创面闭合，并促进了有序胶原沉积和成熟微血管形成，第7天创面闭合率达73.10%，第14天胶原沉积分数达58.01%，表现出与商业水凝胶敷料相当或更优的修复能力。这种基于天然草药小分子的无载体超分子系统为糖尿病感染性慢性创面提供了一种安全、便捷且整合的治疗策略，具有良好的临床转化潜力。
论文解读：基于小檗碱/甘草酸单铵盐自组装水凝胶的糖尿病创面修复研究
一、研究背景与问题
糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢性疾病，在全球范围内患病率持续上升。糖尿病最常见且严重的并发症之一便是慢性皮肤损伤，尤其是糖尿病足溃疡。由于长期高血糖微环境、持续性炎症、血管新生受损与细菌感染的共同作用，糖尿病创面往往愈合缓慢甚至无法愈合，严重影响患者生活质量并给医疗系统带来沉重负担。创面愈合涉及多个事件的复杂生理过程。针对复杂性糖尿病创面，当前临床治疗主要包括清创、抗感染和创面敷料覆盖，但存在治疗周期长、感染控制不佳及组织再生效果有限等问题。因此，开发集抗炎、抗菌和组织再生功能于一体的新型创面敷料具有重要临床意义。近年来，由天然生物活性组分自组装形成的水凝胶因其无载体特性、优异的生物相容性和简单的制备流程而受到广泛关注。与需负载外源活性物质的传统水凝胶不同，天然组分自组装系统可通过自身结构与组分的协同作用中和过量活性氧、调节局部pH微环境，有效打破局部慢性炎症的恶性循环。鉴于天然小分子自组装系统在慢性创面治疗中的优越应用潜力，筛选合适的生物活性构筑单元对于实现综合抗菌、抗氧化和促再生性能至关重要。
二、研究目的与设计
针对慢性创面持续炎症、氧化应激和感染风险高的病理特点，研究人员理性选择小檗碱（BBR）和甘草酸单铵盐（GA）作为双功能组装单元。已有报道的GA单组分超分子自组装水凝胶对革兰氏阴性菌抗菌活性较弱，且缺乏逆转糖尿病创面持续炎症微环境的协同免疫调节能力。同时，大部分已报道的小檗碱创面敷料依赖外源性聚合物载体进行载药，这带来了材料相关生物相容性风险，并易导致药物突释而缺乏持续响应性释放行为。BBR是从黄连等中药中提取的异喹啉生物碱，具有广谱抗菌、抗炎和免疫调节活性，并能增强新生组织机械强度、刺激血管内皮细胞增殖与迁移。GA是甘草的主要活性成分，具有优异的抗炎、抗菌、抗氧化和自组装特性。利用BBR与GA的结构互补性和功能协同性，本研究提出无载体二元共组装策略，避免了额外聚合物交联剂和外源药物载体，构建了甘草酸单铵盐–小檗碱（GB）水凝胶。
三、主要研究方法
研究人员采用一锅热辅助小分子共组装法，将BBR溶液滴加至GA溶液中，经冷却静置形成GB自组装水凝胶。主要关键技术方法包括：使用流变学测定储能模量和损耗模量以评价凝胶黏弹性；透射电子显微镜（TEM）观察纳米纤维网络；Zeta电位测定表面电荷；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、1H-核磁共振（1H-NMR）和差示扫描量热（DSC）分析分子间相互作用。体外实验采用CCK-8法检测细胞毒性，ELISA检测TNF-α和IL-6水平，划痕实验评价角质形成细胞迁移，生长曲线及平板计数法评价抗菌活性，溶血实验评价血液相容性。体内实验使用6周龄雌性BALB/c小鼠（由黑龙江中医药大学实验动物中心提供），经链脲佐菌素（STZ）诱导建立1型糖尿病模型，并构建背部全层感染创面，通过H&E染色、Masson染色和CD31/α-SMA免疫荧光双染色评价组织修复。
四、研究结果
优化制备工艺：通过倒瓶实验和流变学测试确定最优配比为12 mM GA与4 mM BBR。该配比下G′在全部频率范围内高于G″，形成稳定均匀的三维凝胶网络。
GB水凝胶的表征结果：TEM显示单根纳米纤维平均长度约150 nm，交织成三维网络。Zeta电位约?20 mV，说明正电性BBR与负电性GA之间存在强静电吸引。FT-IR、XRD、1H-NMR和DSC共同证实氢键、π–π堆积和静电相互作用是驱动共组装的主要非共价力。
体外释放行为：游离GA和BBR在pH 7.4下快速释放，24 h累积释放率分别为96.58%和95.49%；而GB水凝胶中GA和BBR释放显著减缓，24 h分别为75.32%和69.32%，表现出明显缓释行为。此外，释放具有pH依赖性，pH 7.4下释放速率高于pH 6.5，与糖尿病创面弱碱性微环境相适应。
细胞毒性：CCK-8实验显示GA在高浓度下仍维持>95%细胞活力，GB水凝胶具有良好体外生物相容性。
抗炎作用：脂多糖（LPS）刺激的RAW264.7巨噬细胞模型中，GB水凝胶显著抑制TNF-α和IL-6表达，效果优于单药组，略低于抗生素AMP组，表明协同抗炎作用。
细胞划痕实验：GB水凝胶处理组在24 h和48 h促进HaCaT角质形成细胞迁移速度最快，明显促进再上皮化。
抗菌效果：GB水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别提高至约88%和70%，显著高于单药组，表现出增强且互补的抗菌活性。
溶血实验：GB水凝胶在2 mg/mL下溶血率仍小于2%，符合非溶血性安全标准。
创面愈合率：在糖尿病小鼠全层感染创面模型中，第7天GB组愈合率达73.10%，优于商业水凝胶组（61.83%）和空白组（29.17%），且第14天实现高质量组织重建。
体内抗炎作用：ELISA检测显示GB水凝胶显著下调创面组织中TNF-α和IL-6水平，缓解过度炎症反应。
H&E染色评估：GB组第14天形成连续表皮层，表皮厚度约50 μm，肉芽组织厚度约145 μm，显著优于模型组和商业水凝胶组。
Masson染色评估：GB组第14天胶原面积分数为58.01%，显著高于模型组（28.66%）和商业水凝胶组（49.00%），促进有序胶原沉积。
CD31和α-SMA分析：免疫荧光双染色显示GB组第7天即出现明显CD31（7.26%）和α-SMA（8.13%）阳性表达，第14天进一步增至8.11%和9.68%，且高度共定位，表明促进新生血管成熟和稳定。
五、讨论与结论
讨论部分指出，GB水凝胶通过非共价共组装成功构建，相对于单组分GA水凝胶，BBR的引入拓宽了抗菌谱并增强了抗炎能力，同时避免了外源载体相关风险。体外实验证实其细胞相容性、抗炎、促迁移、抗菌和pH响应缓释性能；体内实验证实其改善炎症微环境、促进血管新生和胶原沉积，加速糖尿病创面愈合。然而，其确切的下游信号转导通路尚不清楚，证据主要来自表型观察和代表性细胞因子检测，缺乏基因或蛋白水平的机制探索。此外，这些病理特征也存在于其他慢性创面，GB水凝胶可能具有潜在适用性，但需专用动物模型验证。本研究丰富了草药小分子无载体超分子生物材料的构建策略，并为多功能创面敷料的开发提供了实验依据。
研究结论：本工作通过BBR和GA的一步非共价共组装构建了无载体超分子GB水凝胶。一系列理化表征证实了由氢键、静电和π–π堆积作用驱动的纳米纤维水凝胶网络的形成。GB水凝胶表现出良好的生物相容性、pH响应性缓释以及协同抗菌和抗炎活性。体外细胞实验和体内感染糖尿病创面模型均证实，GB水凝胶能够减轻局部过度炎症，促进血管新生和胶原沉积，并有效加速慢性创面修复。
