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武漢大學呂昂/喻愛喜 AFM:可注射自愈合纖維素基水凝膠用于糖尿病創面監測和治療
2024-03-01  來源:高分子科技

  隨著人口老齡化的加劇,糖尿病的患病率逐漸增加,這導致與糖尿病相關的創傷發生率也隨之升高。而對于糖尿病傷口的治療,由于其治療時間長、成本高以及常導致截肢和高死亡率,因此成為全球公認的巨大挑戰。其中,血管生成不足是導致糖尿病傷口愈合緩慢的關鍵因素,由于其限制營養物質、氧氣和細胞向創傷部位的運輸,從而延遲傷口愈合。另一方面,創面滲出液的pH值可以動態反映創面愈合過程中的狀態,有助于指導創面管理。因此,開發出同時具有促血管生成和傷口監測的傷口敷料對于糖尿病傷口的治療是迫切的醫學需求。



  最近,武漢大學呂昂副教授團隊和喻愛喜教授團隊提出了一種簡單有效的策略,通過將羧甲基纖維素(CMC)與預配位的銪-乙二胺四乙酸(Eu-EDTA)復合物交聯,制備具有增強血管生成和實時監測功能的自愈合水凝(圖1。得益于動態可逆的金屬配位相互作用,水凝膠表現出顯著的可注射性和自愈性,從而在微創手術中可以對不規則和深度傷口實現有效覆蓋。此外,水凝膠的熒光強度pH(4.5-7.5)呈線性變化,可以實時測量pH值以監測傷口狀態。更重要的是,水凝膠能有效促進血管內皮細胞的增殖和遷移,增強成管能力,在組織重塑中表現出較強的血管生成能力。體內實驗表明,水凝膠通過上調血管生成相關因子的表達和下調基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的表達來促進血管生成,還可以促進肉芽組織形成、膠原沉積和糖尿病創面修復。本研究為糖尿病創面的診斷和治療提供了新思路。


1. 水凝膠的制備策略及其可注射、自愈合性能 


2水凝膠的pH響應性熒光性能及傷口監測能力。水凝膠在紫外光照射下能夠發出紅色熒光,并且其熒光強度隨著pH的降低而逐漸減弱,這是由于在酸性環境中羧基的質子化破壞Eu3+和羧基配體的天線效應,從而導致其熒光強度顯著下降。基于水凝膠表現出良好的pH響應的熒光性能,可以通過軟件量化來反映并監測傷口pH情況。 


3水凝膠的生物相容性及體外小管形成能力。水凝膠表現出良好的生物相容性,通過緩釋銪離子可明顯促進HUVEC細胞的增殖、遷移和和體外小管形成能力。 


4. 水凝膠對糖尿病創面的修復效果。通過全層皮膚缺損模型來評估水凝膠對糖尿病小鼠傷口的治療效果。與商業紗布和3M敷貼相比,水凝膠表現出更好的促傷口愈合效果,可以通過促進肉芽組織的形成、膠原蛋白的沉積和血管生成,以促進組織修復和加快傷口閉合。


  綜上,通過預配位的Eu-EDTA復合物和CMC的自組裝,成功開發了一種促進血管生成和pH應的纖維素基水凝膠,可用于智能傷口監測和糖尿病創面修復。本研究為制備可注射自愈合的羧甲基纖維素-金屬水凝膠提供了一種簡單而創新的方法,并為設計具有促血管生成和實時監測傷口pH狀態的新型水凝膠敷料提供了新的策略,在糖尿病傷口修復和智能傷口管理方面具有巨大的前景。


  該工作以“Self-Healing, Injectable Hydrogel Dressing for Monitoring and Therapy of Diabetic Wound為題發表在《Advanced Functional Materials期刊上(DOI: 10.1002/adfm.202401209)。武漢大學化學與分子科學學院博士研究生解紅霞(目前入職于浙江農林大學化學與材料工程學院)和中南醫院博士研究生王正為本論文的共同第一作者。武漢大學化學與分子科學學院呂昂副教授和武漢大學中南醫院喻愛喜教授為本論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目(51973166)、湖北省衛生健康委員會醫學領軍人才項目LJ20200405和武漢大學大型儀器設備共享基金的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202401209


  呂昂課題組網站:https://anglu.whu.edu.cn/

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(責任編輯:xu)
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