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  傷口愈合是一個涉及多種細(xì)胞途徑和細(xì)胞類型的復(fù)雜生物學(xué)過程。由于細(xì)菌感染、過度的氧化應(yīng)激和延長的炎癥反應(yīng)，感染傷口的愈合在臨床上面臨諸多挑戰(zhàn)。此外，由于抗生素耐藥性在世界范圍內(nèi)的廣泛傳播，迫切需要開發(fā)不產(chǎn)生耐藥性的抗菌手段。針對這些挑戰(zhàn)，重慶大學(xué)生物工程學(xué)院蔡開勇/馮茜團(tuán)隊與福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院肖秀峰團(tuán)隊合作開發(fā)了一種基于負(fù)載MXene@TiO₂納米片的酰肼接枝明膠/氧化魔芋膠（GA/OKGM）水凝膠的綜合修復(fù)策略，用于加速感染傷口愈合。在GA/OKGM/MT水凝膠體系中，GA的酰肼基團(tuán)和OKGM的醛基通過席夫堿反應(yīng)成膠，通過殘留的醛基賦予了該水凝膠動態(tài)交聯(lián)和粘合能力，而MXene@TiO₂則充當(dāng)光熱劑、活性氧（ROS）清除劑和導(dǎo)電添加劑。這種水凝膠的設(shè)計理念與傷口愈合的自然規(guī)律高度契合，能夠根據(jù)不同階段的愈合需求，依次解決創(chuàng)面愈合過程中的關(guān)鍵問題。因此，它為感染傷口的治療提供了一種新穎且極具潛力的解決方案。相關(guān)工作以“From hemostasis to proliferation: Accelerating the infected wound healing through a comprehensive repair strategy based on GA/OKGM hydrogel loaded with MXene@TiO₂ nanosheets”為題發(fā)表于Biomaterials，重慶大學(xué)蔡開勇教授、馮茜副教授與福建師范大學(xué)肖秀峰教授為共同通訊作者，重慶大學(xué)生物工程學(xué)院博士后、重慶大學(xué)附屬三峽醫(yī)院醫(yī)師邱星安、重慶大學(xué)醫(yī)學(xué)部聶臨夏和福建師范大學(xué)劉佩為共同第一作者。

文章要點

一、粘附水凝膠控制出血并保持濕潤的修復(fù)環(huán)境

  止血是傷口愈合的第一步。具有粘附性的水凝膠不僅能有效控制出血，還能保持傷口濕潤環(huán)境，促進(jìn)傷口愈合。據(jù)報道，席夫堿反應(yīng)通過殘留的醛基賦予水凝膠動態(tài)交聯(lián)和粘合能力，是制備止血水凝膠的有益方法。在本研究中，他們通過乙二酸二酰肼修飾將酰肼基團(tuán)引入明膠，通過高碘酸鈉氧化將醛基引入魔芋膠，酰肼基團(tuán)和醛基可以通過席夫堿反應(yīng)形成GA/OKGM水凝膠。這種水凝膠具有出色的粘附性，有利于保持傷口濕潤。同時，大鼠肝臟出血和尾部出血實驗表明，GA/OKGM/MT水凝膠可以快速控制傷口出血，效果優(yōu)于紗布止血。 

圖1. GA/OKGM/MT水凝膠的粘附性和體內(nèi)止血能力

二、不產(chǎn)生耐藥性的抗菌方式

  治療感染傷口的關(guān)鍵是根除細(xì)菌感染，但耐藥細(xì)菌的出現(xiàn)削弱了抗生素的療效。發(fā)展非抗生素治療策略已成為全球公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重大難題。在本研究中，他們將MXene@TiO₂納米片引入GA/OKGM水凝膠中，并通過光熱治療（PTT）清除細(xì)菌。這種抗菌方式將近紅外光轉(zhuǎn)化為局部熱能，引發(fā)核酸和蛋白變性并破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜實現(xiàn)抗菌，避免了抗生素耐藥性的產(chǎn)生。 

圖2. GA/OKGM/MT水凝膠的抗菌功能

三、ROS清除和與電刺激（ES）的聯(lián)合應(yīng)用

  PTT雖然是清除細(xì)菌的有效方式，但它產(chǎn)生的高溫同樣會誘發(fā)局部炎癥，不利于傷口愈合。此外，傷口或細(xì)菌感染產(chǎn)生的ROS會進(jìn)一步引發(fā)炎癥反應(yīng)，阻礙傷口愈合。MXene@TiO₂具有出色的自由基清除能力，可以通過清除病理氧化環(huán)境中過量的ROS調(diào)節(jié)傷口氧化還原平衡，減輕炎癥反應(yīng)，促進(jìn)傷口由炎癥期順利轉(zhuǎn)為增殖期，為傷口的愈合創(chuàng)造更有利的環(huán)境。

圖3. GA/OKGM/MT水凝膠的ROS清除能力和與ES聯(lián)合應(yīng)用。

四、契合傷口愈合規(guī)律的綜合修復(fù)策略

  傷口愈合包括止血、炎癥、增殖和重塑四個相互連接和重疊的階段，每個階段分別具有不同的意義。本研究提出的綜合修復(fù)策略契合傷口愈合的自然規(guī)律，通過多功能GA/OKGM/MT水凝膠結(jié)合PTT和ES，時序性地解決感染傷口愈合過程中的一系列關(guān)鍵問題，包括通過粘附水凝膠促進(jìn)快速止血并提供濕潤的傷口修復(fù)環(huán)境，采用不誘導(dǎo)耐藥性的抗菌方法，有效清除ROS以及通過聯(lián)合ES加速傷口愈合。這種綜合策略旨在提供全面的護(hù)理，從而實現(xiàn)感染傷口的高效修復(fù)。 

圖4. GA/OKGM/MT水凝膠的制備方案及其在感染傷口愈合中的時序性作用。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122548