Adv Sci：温州医科大学沈建良等合作制备新型的水凝胶，促进糖尿病伤口愈合

由于糖尿病患者伤口愈合的复杂性，糖尿病伤口成为该疾病治疗最普遍的并发症。

2023年12月20日，温州医科大学沈建良、Zhu Limeng及哈佛大学张兴才共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Facile General Injectable Gelatin/Metal/Tea Polyphenol Double Nanonetworks Remodel Wound Microenvironment and Accelerate Healing”的研究论文。该研究提出了一种新方法，利用可注射明胶/金属/茶多酚双纳米网络有效重塑伤口微环境，加速愈合过程。明胶（凝胶）通过氨基酸与金属离子（Zr⁴⁺）交联，具备自愈性、注射性和粘附性等机械性能。通过原位掺杂表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG），结合茶多酚金属纳米网络，进一步增强了纳米网络的生物学功能，具有很强的抗菌、自愈、抗氧化和抗癌能力。

体外和体内试验表明，这种双纳米网络水凝胶具的细胞迁移、抗炎和抗氧化性能良好，极大地重塑糖尿病伤口的微环境，加快伤口愈合速度。此外，该水凝胶在皮下注射7 d后完全降解，在小鼠主要器官的H&E染色和血清肝功能指标水平中检测不到细胞毒性。基于该水凝胶的上述优点，可注射明胶/金属/茶多酚双纳米网络具有广泛的生物医学潜力，尤其是在糖尿病伤口修复和组织工程方面。

糖尿病伤口是糖尿病患者最普遍的并发症，已经影响了超过3400万美国人和全世界5500万患者，预计2030年将有超过8000万患者受到影响。糖尿病伤口的特征在于其慢性、血管形成受损、持续疼痛、细菌感染和炎症加剧，极易发展成慢性伤口，皮肤再生中断且复发概率高，给患者个体和公共卫生系统带来沉重的经济负担。由于糖尿病患者伤口愈合的复杂性，治疗糖尿病伤口，特别是糖尿病溃疡，是临床研究面临的重大挑战之一。该团队曾开发出一种近红外响应的黑磷基喷涂纤维蛋白凝胶，能够减轻疼痛，消除细菌，减少炎症，促进血管生成。本文提出了一种新的方法，使用通用型可注射明胶/金属/茶多酚双纳米网络，有效重塑伤口微环境，加速伤口愈合，控制细菌感染，并在没有药物的情况下调节糖尿病慢性伤口周围的血管生成。

凝胶是一类重要的天然胶原蛋白生物活性物质，具有优良的生物相容性、良好的生物降解性，并能促进细胞粘附、增殖和分化。凝胶含有伯胺、羧基和羟基等各种化学反应性残基，可以使用各种功能分子进一步修饰，增加其在组织重塑中的多功能性。具有动态交联基团的后修饰凝胶可生成基于凝胶的可注射水凝胶，但后修饰策略同样存在化学试剂存在细胞毒性和化学反应不可控等缺点，在一定程度上限制了凝胶基水凝胶的生物医学应用。此外，复杂且耗时的纯化和修饰可能会破坏凝胶的生物活性。因此，非常需要一种简单方便的策略来生产凝胶基可注射水凝胶。

促进糖尿病伤口愈合的多功能Gel/Zr/EGCG水凝胶（摘自Advanced Science ）

金属离子具有多种生物学功能: Ca有益于骨形成，低浓度Cu促进血管生成，而Ag和Zn具有良好的抗菌性能，Mg已被FDA批准用于临床骨修复和胃部疾病的治疗，Fe也被FDA批准用于缺铁性疾病的治疗。近年来相关学者多通过三个步骤将金属离子引入凝胶基水凝胶中：1）将可自由基聚合的基团结合到配位单体和凝胶上；2）使用自由基引发剂和UV辐射形成水凝胶；3）将水凝胶浸泡到金属离子溶液中。但该方法产生的是不可注射凝胶基水凝胶，且同样需要复杂的后化学修饰和纯化。金属离子和蛋白质之间的协同相互作用普遍存在，对蛋白质的生物学功能至关重要，如生物催化、生物信号和营养运输。

凝胶残基包含羧基、胺基和咪唑基等各种基团，可以与金属离子形成配位相互作用。因此，该研究假设通过直接混合金属离子和凝胶，可以以简单易行的方式生成凝胶基可注射水凝胶。为验证这一假设，作者研究了几种金属离子与凝胶混合产生可注射水凝胶的能力，并广泛探索了与蛋白质具有多种配位模式的金属离子。结果表明，通过优化pH值、金属离子和凝胶浓度，可以通过凝胶中残留的羧基、氨基与金属离子锆（Zr⁴⁺）或铁（Fe³⁺）配位获得可注射的、自修复的和粘性凝胶基水凝胶。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305405