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  細(xì)菌感染傷口愈合是功能化水凝膠研究的關(guān)鍵內(nèi)容之一。設(shè)計可作為傷口敷料或植入材料表面覆層的粘附性水凝膠具有很高的研究價值。如何同時賦予水凝膠良好的貼附性、可控的抗菌能力及顯著的促組織再生效果一直是科研人員的主要研究課題。近年來，光生物調(diào)節(jié)作用（photobiomodulation）通過不同波長的可見/近紅外光照射調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)響應(yīng)受到越來越多的關(guān)注，但卻沒有得到廣泛認(rèn)同。有文獻(xiàn)報道660 nm波長的紅光照射可促進(jìn)成纖維細(xì)胞遷移、增殖、分化（激活）及膠原分泌。同時，660 nm波長的紅光也可通過光動力策略（photodynamic）刺激光敏劑Ce6產(chǎn)生ROS，是一種廣泛使用的抗腫瘤/抗菌策略。因此，基于660 nm波長照射的光生物調(diào)節(jié)和光動力策略具有潛在的協(xié)同作用可能，將其與功能化材料整合后可賦予材料多種生物調(diào)節(jié)功能，并大大簡化了體系的復(fù)雜性。

  基于此，重慶大學(xué)蔡開勇教授團(tuán)隊設(shè)計了一種多功能粘附性水凝膠：首先將光敏劑Ce6裝載進(jìn)介孔聚多巴胺顆粒中（MPDA@Ce6 NPs）。然后將兒茶酚基團(tuán)修飾在GelMA水凝膠上以賦予水凝膠良好的粘附性（GelMAc）。最后將MPDA@Ce6 NPs裝載進(jìn)GelMAc水凝膠中。所制備的水凝膠可以緊密粘附在醫(yī)用鈦材表面作為鈦材表面功能化修飾的覆層。同時該水凝膠在功率為1 W cm^?2的660 nm波長紅光照射下通過光動力策略激發(fā)光敏劑Ce6產(chǎn)生ROS，具有良好的抗菌效果。此后，再將照射光功率調(diào)節(jié)至100 mW cm^?2后又具有顯著的促進(jìn)成纖維細(xì)胞遷移、激活作用。體內(nèi)體外一系列實驗驗證該材料具有良好的促進(jìn)感染傷口愈合，加快組織再生的作用。同時也為光生物調(diào)節(jié)作用在日后更廣泛的應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。相關(guān)工作發(fā)表在Biomaterials上（DOI：10.1016/j.biomaterials.2021.121164）。

  所制備的GelMAc/MPDA@Ce6水凝膠在1 W cm^?2的660 nm波長紅光照射下可顯著釋放ROS （圖1 E-G）。同時該水凝膠可緊密貼附在鈦材表面，經(jīng)過14天的PBS浸泡后仍可保持穩(wěn)定。

圖1: GelMAC/MPDA@Ce6水凝膠的制備及表征。

  將光功率調(diào)節(jié)為100 mW cm^?2后 成纖維細(xì)胞NIH3T3的Thy-1表達(dá)水平顯著下降，α-SMA表達(dá)水平顯著上升。另外通過測量細(xì)胞ATP水平，發(fā)現(xiàn)光照后NIH3T3細(xì)胞的ATP水平也顯著上升，證明成纖維細(xì)胞已被激活（圖2）。

圖2: 成纖維細(xì)胞激活驗證。A：細(xì)胞免疫熒光檢測Thy-1及α-SMA的表達(dá)水平。B：ATP水平檢測。C-F：Western blot檢測。

圖3: 同時可控光生物調(diào)節(jié)/光動力策略示意圖。

  原文鏈接：A multifunctional hydrogel coating to direct fibroblast activation and infected wound healing via simultaneously controllable photobiomodulation and photodynamic therapies, Biomaterials, 2021, 278, 121164.

  https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121164