糖尿病創(chuàng)面修復是臨床治療的難點。當前臨床上采取的主要治療措施包括預防創(chuàng)面感染、控制持續(xù)炎癥以及使用敷料等。水凝膠由于其良好的親水性以及與細胞外基質相似的多孔結構特性，在保持創(chuàng)面濕潤、支持細胞生長以及負載藥物等方面具有突出優(yōu)勢，是極具潛力的創(chuàng)傷修復材料。然而，隨著臨床對創(chuàng)傷修復要求的不斷提高，水凝膠敷料的功能也從單一的物理覆蓋轉向多種功能的組合，如可注射、自愈合、抗菌、粘附以及形狀自適應等功能。然而，對于天然蛋白類生物材料而言，由于缺少豐富的活性基團，構建天然蛋白基多功能水凝膠大多需要對基質材料進行化學基團改性，有可能犧牲其良好的生物相容性和固有的生物學功能。因此，開發(fā)簡單溫和的方法構建天然蛋白基多功能水凝膠仍面臨挑戰(zhàn)。
本研究以富含半胱氨酸的天然蛋白—角蛋白為基質材料，原兒茶醛和鐵離子為構筑模塊，構建了一種基于酚羥基-鐵離子配位相互作用和巰基-醛基動態(tài)共價交聯的雙動態(tài)交聯水凝膠，使其兼具良好的可注射、自愈合、抗菌以及組織粘附等功能（圖1）。與以往同類研究相比，該水凝膠體系的特色在于：（1）所有凝膠組分均為天然來源，且無需借助化學交聯劑或光引發(fā)劑以及化學基團改性等步驟；（2）合成方法簡單溫和，只需室溫下物理混合，保障材料固有的生物安全性和生物活性。此外，以該水凝膠為載體負載具有抗炎作用的中藥活性組分珊瑚菜內酯，實現了緩慢釋藥、消退炎癥以及縮短創(chuàng)面閉合時間等目的。
圖1. 角蛋白基多功能水凝膠的制備及促進糖尿病傷口愈合示意圖。
圖2.水凝膠的制備與表征。（A）凝膠前體溶液照片；（B）水凝膠實物照片和微觀結構；（C）孔隙尺寸統(tǒng)計；（D）平衡溶脹率；（E）壓縮和釋放壓縮的過程照片；（F）力學壓縮應力應變曲線；（G-H）流變測試。
圖3.水凝膠的組織粘附、可注射及自愈合能力。（A）搭接剪切試驗示意圖；（B）水凝膠對豬皮的粘附強度；（C）水凝膠對皮膚的粘附照片；（D）水凝膠易于從皮膚上剝離且無殘留；（E）剪切稀化特性；（F）可注射特性；（G）自愈合測試；（H）往復流變測試；（I）自愈合機理示意圖。
圖4.水凝膠的藥物釋放、抗菌能力及生物相容性測試。(A) Fe3+釋放曲線；（B）珊瑚菜內酯釋放曲線；（C）抑菌圈法檢測水凝膠對S. aureus的抗菌活性；（D）菌落計數法測定抗菌活性；（E）細菌存活率；（F）溶血測試；（G-H）細胞毒性測試。
圖6.治療后第5天時創(chuàng)面組織中炎癥相關細胞因子的mRNA表達。（A-C）促炎細胞因子IL-1β， TNF-α和IL-6；（D-E）抗炎細胞因子IL-4和IL-10；（F）中性粒細胞趨化因子CCXL-1；（G-I）NF-κB信號通路相關信號分子TLR2, TLR4和MyD88。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110687
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