本研究由Guoying Pan、Meng Li、Lei Mu、Ying Huang、Yongping Liang和Baolin Guo共同完成，分别来自西安交通大学材料力学行为国家重点实验室、前沿科学技术研究院、陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室、口腔医学院以及陆军后勤学院。该研究于2024年发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，题为“Photothermal/Photodynamic Synergistic Antibacterial Hydrogel Dressing with pH/Glucose Dual Responsive Pirfenidone Release for Diabetic Foot Ulcers”。

学术背景
糖尿病足溃疡（Diabetic Foot Ulcers, DFU）是一种常见的糖尿病并发症，由于其严重的感染、过度炎症和血管生成困难，导致伤口难以愈合。传统的伤口敷料容易脱落、断裂，且功能单一，难以满足DFU的修复需求。因此，设计一种具有优异组织粘附性、自愈性能以及多重生化功能（如抗感染、抗炎和促血管生成）的水凝胶敷料具有重要的临床意义。本研究旨在开发一种基于双动态交联（Schiff碱和苯硼酸酯）的pH/葡萄糖双响应水凝胶敷料，结合光热/光动力协同抗菌性能和抗炎、促血管生成药物吡非尼酮（Pirfenidone, PFD）的控释，以促进DFU的愈合。

研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 水凝胶的制备：首先，通过Schiff碱和苯硼酸酯双动态交联，将m-氨基苯硼酸（m-Aminophenylboronic Acid, PBA）和己二酸二酰肼（Adipic Dihydrazide, ADH）功能化的透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）与氧化硫酸软骨素（Oxidized Chondroitin Sulfate, OCS）结合，构建pH/葡萄糖双响应水凝胶（HPC）。随后，将具有光热/光动力协同抗菌性能的聚多巴胺还原氧化石墨烯复合甘氨酸修饰富勒烯（Polydopamine-Reduced Graphene Oxide Compounded Glycine-Modified Fullerene, GPC）和PFD加载到HPC水凝胶中，形成HPC/GPC/PFD（HPCG/PFD）水凝胶。
2. 水凝胶的性能测试：对水凝胶的流变学、形态、机械性能、溶胀、降解和生物相容性进行了详细验证。
3. 体外抗菌实验：评估了水凝胶在近红外（Near-Infrared, NIR）光照射下的光热/光动力协同抗菌性能，测试其对大肠杆菌（E. coli）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的杀菌效果。
4. 体内实验：在大鼠DFU模型中，评估了水凝胶对伤口愈合的促进作用，包括减少感染和炎症、加速伤口闭合、增强表皮再生、胶原沉积和血管生成等。

主要结果
1. 水凝胶的制备与性能：HPC水凝胶通过Schiff碱和苯硼酸酯双动态交联构建，具有良好的自愈性能和pH/葡萄糖响应性。GPC的加入使水凝胶具有优异的光热/光动力协同抗菌性能，而PFD的加载则提供了抗炎和促血管生成的功能。
2. 抗菌性能：在NIR光照射下，HPCG水凝胶能够快速杀灭E. coli和MRSA，5分钟内杀菌率超过90%，10分钟内几乎杀灭所有细菌。
3. 体内伤口愈合：在大鼠DFU模型中，HPCG/PFD水凝胶显著促进了伤口愈合，减少了感染和炎症，加速了伤口闭合，并增强了表皮再生、胶原沉积和血管生成。特别是在NIR光照射下，HPCG/PFD水凝胶的愈合效果更为显著。

结论
本研究开发了一种多功能水凝胶敷料HPCG/PFD，具有优异的组织粘附性、自愈性能、抗氧化性能、导电性和光热/光动力协同抗菌性能。该水凝胶通过pH/葡萄糖双响应机制实现了PFD的控释，显著促进了DFU的愈合。研究结果表明，HPCG/PFD水凝胶在减少感染、抗炎和促血管生成方面具有显著效果，为DFU的治疗提供了一种新的局部药物释放策略。

研究亮点
1. 多功能水凝胶：通过双动态交联构建的HPC水凝胶具有pH/葡萄糖双响应性，结合GPC的光热/光动力协同抗菌性能和PFD的抗炎、促血管生成功能，实现了多重治疗效果。
2. 优异的抗菌性能：HPCG水凝胶在NIR光照射下能够快速杀灭E. coli和MRSA，为DFU的感染控制提供了有效手段。
3. 显著的伤口愈合效果：在大鼠DFU模型中，HPCG/PFD水凝胶显著加速了伤口愈合，减少了感染和炎症，增强了表皮再生和血管生成。

其他有价值的内容
本研究还详细评估了水凝胶的机械性能、溶胀、降解、生物相容性和抗氧化性能，进一步验证了其在临床应用中的潜力。此外，研究还通过免疫荧光染色和Masson染色等方法，深入分析了水凝胶对伤口愈合过程中炎症、血管生成和胶原沉积的促进作用。