研究背景

糖尿病是一種復(fù)雜的慢性代謝性疾病，其特征是血糖水平持續(xù)升高。高血糖會(huì)引發(fā)多種并發(fā)癥，糖尿病足潰瘍（DFU）是其中最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。糖尿病足潰瘍是導(dǎo)致糖尿病患者殘疾和死亡的主要原因，且由于易受金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等病原體感染，其愈合難度極大。這些病原體可在傷口表面形成生物膜，引發(fā)持續(xù)性感染。此外，高糖環(huán)境會(huì)阻礙營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣向傷口輸送，促使活性氧（ROS）積累。活性氧的積累會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，不僅會(huì)破壞傷口愈合所需的生長因子，還會(huì)抑制血管再生，使糖尿病足潰瘍的愈合過程更加復(fù)雜。因此，糖尿病足潰瘍的有效治療需要采取多方面措施，包括抗菌、抗炎、抗氧化以及促進(jìn)血管生成。

ROS過量會(huì)引發(fā)糖尿病足潰瘍（DFU）強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)、抑制生長因子作用、阻礙血管再生并阻礙創(chuàng)面愈合。創(chuàng)面久不愈合會(huì)造成DFU易受細(xì)菌感染（如金黃色葡萄球菌和大腸桿菌），并易形成生物膜，造成細(xì)菌耐藥和慢性難愈性感染。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，研究人員研發(fā)了一種負(fù)載治療劑的智能溫敏水凝膠。該制劑包含名為CIZ的自組裝納米顆粒，由綠原酸（CA）、吲哚菁綠（ICG）和鋅離子（Zn2?）組成。這些納米顆粒被負(fù)載到殼聚糖-β-甘油磷酸鹽水凝膠（命名為CIZ@G）中，該水凝膠可在光熱效應(yīng)下快速成膠。

本研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種具有持續(xù)藥物釋放能力的多功能水凝膠，該水凝膠正式命名為CA/ICG/Zn2?@CS-β-GP水凝膠（CIZ@G）。在設(shè)計(jì)方案中，殼聚糖溫敏水凝膠并非采用傳統(tǒng)的水浴加熱法合成，而是通過808nm激光照射吲哚菁綠使水凝膠升溫，這不僅加快了成膠速度，還能使水凝膠在感染傷口表面直接原位成膠。在此基礎(chǔ)上，研究人員首先實(shí)現(xiàn)了吲哚菁綠與鋅的金屬配位結(jié)合，這是因?yàn)檫胚彷季G可通過絡(luò)合作用或離子相互作用，與鋅離子等細(xì)胞必需金屬離子自組裝形成ICG/Zn納米顆粒。此外，綠原酸能與金屬離子形成金屬分類復(fù)合物，因此研究人員進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了綠原酸與ICG/Zn的自組裝，構(gòu)建出CIZ納米顆粒。

本研究通過兩步自組裝法制備的CIZ納米顆粒尺寸適宜，具有穩(wěn)定的球形結(jié)構(gòu)，隨后將該納米顆粒負(fù)載到殼聚糖溫敏水凝膠中。經(jīng)激光照射后，CIZ@G能在傷口部位快速原位成膠，并緩慢釋放藥物以對抗細(xì)菌感染。這種集成了抗菌、抗炎、抗氧化和促血管生成特性的一體化方法，使多功能CIZ@G能有效應(yīng)對糖尿病傷口愈合的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，展現(xiàn)出廣闊的臨床應(yīng)用潛力。

本研究成功構(gòu)建了一種基于殼聚糖的溫敏型復(fù)合水凝膠系統(tǒng)CIZ@G，通過將天然抗氧化劑（CA）、光敏劑（ICG）和促血管生成金屬離子（Zn2?）自組裝為納米顆粒，并嵌入 CS-β-GP 水凝膠中，實(shí)現(xiàn)了：

①快速原位凝膠化（光熱加速）

②持續(xù)釋放活性成分

③協(xié)同抗菌（PTT/PDT）

④顯著促進(jìn)糖尿病傷口愈合（抗炎、抗氧化、促血管生成）

⑤良好的生物安全性