西南交通大学周绍兵教授/向韬副教授团队《AHM》综述：多功能水凝胶用于糖尿病伤口愈合

【摘要】

糖尿病伤口的愈合受到多种因素的阻碍，包括细菌感染、巨噬细胞功能障碍、过量促炎细胞因子、高水平的活性氧和持续缺氧等，这些因素共同阻碍细胞行为和伤口愈合过程。目前仍没有一致有效和广泛适用的治疗糖尿病慢性不愈合伤口的临床方法。传统的水凝胶具有良好的相容性、抗菌性能、足够的机械强度、适宜的水下粘附、抗炎、抗氧化等独特性能，是临床应用所需要的。然而，传统的水凝胶表现出较差的机械性能、有限的相容性、有限的使用寿命和其他缺点。智能水凝胶因其可以在温度、pH、光、ROS等外界因素下对材料进行响应和修饰，已广泛应用于医疗器械、药物输送、生物传感器、智能纺织品等领域。

近日，西南交通大学周绍兵教授、向韬副教授团队在《Advanced Healthcare Materials》杂志上发表了题为“Multifunctional hydrogels for the healing of diabetic wounds”的综述。该综述概述了多功能水凝胶在糖尿病伤口愈合中的应用，重点介绍了智能水凝胶的制备及其机理，包括刺激反应性、可注射自愈性、形状记忆性、导电性、实时监测性和其他类型智能水凝胶。此外，该综述系统讨论了智能水凝胶在治疗糖尿病伤口中的作用（图1），包括抗菌、促血管生成、抗炎和抗氧化特性，并进一步讨论了各种功能水凝胶的协同效应。智能行为与治疗方法的合理结合对促进糖尿病创面愈合起着关键作用，该综述还对用于糖尿病伤口愈合的水凝胶的设计和治疗方法及智能水凝胶在治疗过程中的作用进行了深入探讨，旨在为多功能水凝胶的制备提供指导。最后，该综述提出了开发多功能水凝胶在糖尿病伤口愈合的主要挑战和未来方向。

图1 多功能水凝胶在促进糖尿病伤口愈合中的应用。

【文章要点】

智能多功能水凝胶可由纳米粒子、纳米纤维和其他生物活性化合物混合在前体溶液中进行物理和化学交联制备。通过调节多功能水凝胶物理化学结构和化学成分，可以设计和制造具有刺激响应、可注射自愈、形状记忆、导电和实时监测特性的智能水凝胶，帮助加速伤口愈合。基于自愈特性的可注射水凝胶可以防止在不可避免的运动中损坏，被用于实现微创手术，有利于不规则和深度伤口覆盖，延长使用寿命。形状记忆特性也赋予了水凝胶形状转换的能力，这使得水凝胶在水、热、和盐等刺激下能够恢复其原始形状。此外，形状的扩张也有助于填补各种形状和深度的伤口。可编程的形状转换也以可编程的方式促进机械伤口接触。特定范围内的电导率已被证明可以通过电刺激促进伤口愈合过程。刺激响应水凝胶（图2），如pH值、光和温度，提高了水凝胶的多样性，这对控制药物传递和细胞培养尤其有益。具有实时监测特性的水凝胶对于评估治疗效果具有重要意义。其他功能如抗冻、随需溶解和水下粘合性能的水凝胶赋予水凝胶独特的性质，也被用于糖尿病伤口愈合的各种治疗。

图2 刺激响应性水凝胶在伤口愈合中的作用

伤口愈合是一个复杂的过程，涉及多种细胞、细胞因子和生长因子的相互作用。糖尿病微环境表现为持续炎症、活性氧过量产生、细菌感染和血管生成受损。鉴于糖尿病微环境的特点，多功能水凝胶被设计用于促进伤口愈合。水凝胶可以内在调节微环境或作为细胞、功能性纳米粒子、药物、或其他物质的载体，具有治疗作用。基于糖尿病微环境、病理特点以及治疗机制的不同，这些多功能水凝胶在应用方面分为以下几类：抗菌水凝胶、抗炎和免疫调节水凝胶、抗氧化水凝胶、促血管生成水凝胶、以及具有协同作用的水凝胶（图3）。

图3 具有协同作用的多功能水凝胶用于糖尿病伤口愈合

微环境与治疗方法之间的关系是复杂的。多功能水凝胶用于糖尿病伤口愈合仍有许多挑战有待解决。基于微环境的特点和伤口愈合过程，兼具各种智能行为和治疗机制的多功能水凝胶，对促进糖尿病创面愈合起着关键作用，有望在糖尿病创面的临床治疗中得到广泛应用。

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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