四川大学李旭东教授团队开发新型多功能水凝胶，促进感染伤口愈合

四川大学李旭东教授团队开发新型多功能水凝胶，促进感染伤口愈合

四川大学李旭东教授团队开发了一种新型多功能水凝胶，该水凝胶结合了光热疗法、抗菌、抗炎和抗氧化功能，能够有效促进感染伤口的愈合。这种水凝胶通过调节巨噬细胞极化，加速感染伤口的愈合过程，展示了其在感染性伤口治疗中的巨大潜力。

顽固的细菌感染、持续的氧化应激和长期的炎症反应是影响感染创面愈合的主要障碍。有效清除创面细菌和过量的自由基，调节免疫微环境，加速感染创面愈合是治疗感染创面的迫切需要。抗菌剂和新型光热材料的组合为感染创面的治疗提供了一种有前途的方法。具有多功能特性的水凝胶伤口敷料可能加速伤口愈合。

四川大学李旭东教授团队开发了一种含有表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和Ag2S@MoS2纳米片的可注射多功能水凝胶，具有优异的抗炎、抗氧化能力和协同增强的抗菌能力。为此，氧化藻酸盐用EGCG修饰，然后引入纳米片形成纳米片/氧化海藻酸-表没食子儿茶素没食子酸酯/羧甲基壳聚糖水凝胶（NSOAEC），该NSOAEC凝胶在近红外辐射下表现出良好的光热活性，通过自由基清除实验证明其具有良好的抗氧化能力，体外研究表明，NSOAEC凝胶可有效缓解细胞中的氧化应激，降低炎症因子的表达并增强抗炎因子的表达，并促进巨噬细胞从M1向M2的极化。体内实验表明，NSOAEC凝胶经近红外线照射后能有效地清除创面中的细菌，本研究将生物活性分子与光热效应相结合，制备了一种多功能NSOAEC凝胶，协同增强抗菌和免疫调节能力，为细菌感染创面的处理提供了一种新的治疗策略。该研究以“Photothermal effect-enhanced antibacterial hydrogel with anti-inflammation and anti-oxidation properties: Macrophage polarization promotes infected wound healing”为题发表在Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2025-03-08 , DOI: 10.1016/j.cej.2025.161400上。

研究背景

感染性伤口愈合过程中，细菌感染、持续的氧化应激和长期炎症是主要的障碍。传统的治疗方法往往无法同时解决这些问题，导致伤口愈合缓慢甚至停滞。因此，开发一种能够有效消除细菌、减少氧化应激、缓解炎症并调节免疫微环境的多功能伤口敷料具有重要的临床意义。本研究旨在开发一种多功能的水凝胶，结合光热疗法和抗菌、抗炎、抗氧化功能，通过调节巨噬细胞极化，促进感染伤口的愈合。

创新点

• 多功能水凝胶：结合了光热疗法、抗菌、抗炎和抗氧化功能。
• 巨噬细胞极化调节：通过调节巨噬细胞从M1型向M2型极化，促进伤口愈合。
• 协同抗菌效应：EGCG和Ag2S@MoS2纳米片的结合产生了协同抗菌效应。

材料与方法

材料

• EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）：茶多酚的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎和抗菌作用。
• Ag2S@MoS2纳米片：具有优异的光热转换效率，能够在近红外光（NIR）照射下产生局部热量，杀死细菌。

水凝胶的制备

• 氧化海藻酸钠（OAlg）：通过氧化反应引入醛基。
• OAE（氧化海藻酸钠-EGCG复合物）：通过酚醛缩合反应将EGCG接枝到OAlg上。
• NSOAEC凝胶：将Ag2S@MoS2纳米片引入OAE和羧甲基壳聚糖（CMCS）的水凝胶中，形成具有光热效应的多功能水凝胶。

表征与性能测试

• FT-IR、UV-vis、1H NMR：用于表征材料的化学结构。
• SEM：观察材料的形貌。
• 流变学测试：评估水凝胶的凝胶化时间和机械稳定性。
• 光热性能测试：评估Ag2S@MoS2纳米片和水凝胶的光热转换效率。
• 抗菌实验：通过最小抑菌浓度（MIC）实验和活/死细菌染色评估水凝胶的抗菌性能。
• 自由基清除实验：评估水凝胶的抗氧化能力。
• 细胞实验：评估水凝胶的细胞相容性、抗炎和抗氧化性能。
• 动物实验：在大鼠感染性伤口模型中评估水凝胶的伤口愈合效果。

结果与讨论

材料合成与表征

• OAE的合成：通过FT-IR、UV-vis和1H NMR证实了EGCG成功接枝到OAlg上。
• Ag2S@MoS2纳米片的光热性能：Ag2S@MoS2纳米片在NIR照射下表现出优异的光热转换效率（44.98%），并且具有良好的光热稳定性。

水凝胶的物理化学特性

• 凝胶化时间：随着OAE浓度的增加，凝胶化时间缩短。
• EGCG的释放：水凝胶在模拟伤口环境中能够快速释放EGCG，并在2小时内达到平衡。
• 微观形貌：水凝胶具有多孔结构，适合细胞生长。

光热抗菌效应

• 抗菌实验：NSOAEC凝胶在NIR照射下表现出协同抗菌效应，能够有效杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。
• 活/死细菌染色和SEM观察：证实了NSOAEC凝胶对细菌的破坏作用。

自由基清除能力

• OAE的自由基清除能力：OAE能够有效清除超氧阴离子（O2-）、ABTS和DPPH自由基，表现出优异的抗氧化性能。

抗炎和抗氧化性能

• 细胞实验：NSOAEC凝胶能够减少炎症因子（如IL-6）的表达，增加抗炎因子（如IL-10）的表达，并促进巨噬细胞从M1型向M2型极化。

动物实验

• 伤口愈合效果：NSOAEC凝胶在NIR照射下能够显著加速感染伤口的愈合，减少细菌数量，促进肉芽组织形成和胶原沉积。
• 免疫调节作用：NSOAEC凝胶能够调节伤口部位的巨噬细胞极化，促进M2型巨噬细胞的表达。

结论

本研究成功开发了一种多功能的水凝胶（NSOAEC gel），该水凝胶结合了EGCG和Ag2S@MoS2纳米片的光热效应，具有优异的抗菌、抗炎和抗氧化性能。通过调节巨噬细胞极化，NSOAEC凝胶能够有效加速感染伤口的愈合，展示了其在感染性伤口治疗中的巨大潜力。

本文原文来自Chemical Engineering Journal，IF 13.3