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四川大學(xué)孫勇/華西口腔韓向龍 ACS Nano：光熱驅(qū)動(dòng)的殼聚糖修飾二硫化鉬納米片構(gòu)建可注射共組裝凝膠治療感染性傷口
2024-09-24  來源：高分子科技

  隨著再生醫(yī)學(xué)的不斷進(jìn)步，二維納米材料二硫化鉬（MoS2）因其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。單層或少層的MoS2納米片展現(xiàn)出較好的生物安全性、高比表面積、優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率以及抗菌和類酶活性。然而，由于MoS2較高的表面能，使其難以剝離成超薄層狀結(jié)構(gòu)，因此如何有效制備并保持其穩(wěn)定性和功能性成為了一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。研究表明，天然多酚化合物能夠與MoS2緊密結(jié)合，有助于液相剝離過程中的分散穩(wěn)定性，還能防止納米片的氧化。此外，陽離子聚合物如殼聚糖可以通過靜電作用進(jìn)一步增強(qiáng)MoS2納米片的穩(wěn)定性，并協(xié)同提升其抗菌性能。因此，通過將多酚改性的殼聚糖作為“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑”和“分子交聯(lián)劑”，結(jié)合超聲波分散技術(shù)，有望提高納米片在溶液中的穩(wěn)定性和生物相容性，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建近紅外響應(yīng)的可注射水凝膠。這種水凝膠具備潛在的濕粘附性和自愈合特性，能夠?yàn)楦腥緜谔峁╅L效保護(hù)，并為組織再生創(chuàng)造有利微環(huán)境。


  近期，四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院/國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心孫勇研究員和華西口腔醫(yī)院院長韓向龍教授報(bào)道了一種光熱響應(yīng)的可注射自愈合水凝膠。研究團(tuán)隊(duì)采用分步共組裝技術(shù)，首先利用化學(xué)改性的殼聚糖（CSH）作為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，在超聲波作用下剝離并重組MoS2納米片，形成均勻分散且具有良好生物相容性的MoS2@CSH納米片復(fù)合物。這種復(fù)合材料不僅增強(qiáng)了傳統(tǒng)MoS2的光熱轉(zhuǎn)換效率與類酶活性，還提升了其抗菌性能和自由基清除能力。此外，多酚殼聚糖還被用作分子交聯(lián)劑，通過氫鍵和多酚間的多重交聯(lián)反應(yīng)加速了水凝膠的形成，使其具備近紅外響應(yīng)特性和快速自愈合功能。

圖1.殼聚糖穩(wěn)定的 MoS2 納米片工程化光熱可注射共組裝水凝膠制備的示意圖。


  實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所制備的MoS2@CSH水凝膠能夠顯著消除細(xì)菌并促進(jìn)感染傷口處的新血管生成。具體而言，MoS2@CSH水凝膠表現(xiàn)出良好的生物相容性和血液相容性，其細(xì)胞遷移抑制率低于純MoS2，表明殼聚糖的引入有效緩解了MoS2的細(xì)胞毒性問題。此外，該水凝膠還促進(jìn)了成纖維細(xì)胞的增殖和遷移，有助于肉芽組織的形成和再上皮化過程。通過CD31免疫組化染色顯示，MoS2@CSH水凝膠處理后的傷口組織中新生血管的數(shù)量和質(zhì)量均優(yōu)于對(duì)照組，顯示出更強(qiáng)的促血管生成能力。這種基于近紅外光熱效應(yīng)的可注射水凝膠展現(xiàn)出了治療感染傷口的巨大潛力。光熱效應(yīng)不僅能夠產(chǎn)生高溫和活性氧物質(zhì)（ROS），從而破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，還能進(jìn)一步增強(qiáng)水凝膠的抗菌效果。這些積極的效果共同證明了MoS2@CSH水凝膠在感染傷口愈合中的應(yīng)用潛力。 


  這項(xiàng)研究以“Engineering injectable co-assembled hydrogel by photothermal driven chitosan-stabilized MoS2 nanosheets for infected wound healing”為題發(fā)表于《ACS Nano》上。孫勇研究員和韓向龍教授為該文的共同通訊作者，四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士生王培磊和華西口腔博士生吳婧雯為文章的共同第一作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金（32271419, 32071352）的支持。

 

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c08883

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（責(zé)任編輯：xu）
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