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主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Yong Wang、Yuan Zhang、Yun-Peng Yang等，研究机构为浙江大学医学院附属邵逸夫医院整形外科、浙江大学医学院附属第四医院超声医学科、浙江大学药学院药物制剂研究所等。该研究于2024年发表在期刊《Bioactive Materials》上。
学术背景
糖尿病慢性伤口的管理一直是临床上的重大挑战，主要由于伤口愈合过程复杂、愈合延迟、易感染以及伤口重新开放的风险较高。因此，开发一种多功能水凝胶作为慢性伤口敷料具有重要的临床意义。本研究旨在开发一种基于多巴胺功能化透明质酸（hyaluronic acid, HA）和重组人胶原蛋白（recombinant human collagen, rhCol）的水凝胶（HA-DA@rhCol），以通过控制炎症和促进血管化组织再生来加速糖尿病伤口的愈合。透明质酸和胶原蛋白是细胞外基质（extracellular matrix, ECM）的重要组成部分，在伤口愈合过程中发挥关键作用。多巴胺则因其抗氧化、抗炎和光热抗菌特性而被广泛应用于伤口敷料研究。
研究流程
研究分为多个步骤，详细流程如下：
水凝胶的制备与表征
研究首先通过氧化偶联反应制备了HA-DA@rhCol水凝胶，利用H2O2/HRP催化系统实现多巴胺与透明质酸的结合。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（NMR）和紫外-可见光谱（UV-Vis）验证了HA-DA的成功合成。随后，通过扫描电子显微镜（SEM）观察了水凝胶的微观结构，并测试了其溶胀率、降解率和机械性能。结果显示，HA-DA@rhCol水凝胶具有良好的多孔结构、适当的溶胀率和降解率，以及优异的机械性能。
水凝胶的生物相容性评估
通过细胞毒性实验和溶血实验评估了水凝胶的生物相容性。结果表明，HA-DA@rhCol水凝胶对NIH-3T3细胞无毒性，且溶血率低于3%，表明其具有良好的血液相容性。此外，活/死细胞染色实验进一步证实了水凝胶对细胞的高存活率。
抗氧化和抗炎能力测试
通过DPPH自由基清除实验和流式细胞术评估了水凝胶的抗氧化能力。结果显示，HA-DA@rhCol水凝胶能够显著降低细胞内活性氧（reactive oxygen species, ROS）水平，并促进巨噬细胞向M2型极化，从而减轻炎症反应。
光热抗菌性能测试
通过近红外（near-infrared, NIR）激光照射测试了水凝胶的光热效应，并评估了其对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大肠杆菌（Escherichia coli）的抗菌能力。结果显示，HA-DA@rhCol水凝胶在NIR照射下表现出优异的光热效应，能够有效抑制细菌生长。
细胞迁移和血管生成实验
通过划痕实验和管形成实验评估了水凝胶对HaCaT细胞迁移和HUVEC细胞血管生成的促进作用。结果表明，HA-DA@rhCol水凝胶能够显著加速细胞迁移和血管生成。
体内糖尿病伤口愈合实验
在糖尿病大鼠模型中评估了HA-DA@rhCol水凝胶对全层皮肤缺损的愈合效果。结果显示，水凝胶能够显著加速伤口闭合、促进胶原沉积和血管再生，并改善组织重塑。
主要结果
1. HA-DA@rhCol水凝胶具有良好的多孔结构、溶胀率和降解率，适合作为伤口敷料。
2. 水凝胶表现出优异的生物相容性，对细胞无毒性且不引起溶血反应。
3. 水凝胶具有显著的抗氧化和抗炎能力，能够降低ROS水平并促进巨噬细胞向M2型极化。
4. 水凝胶在NIR照射下表现出优异的光热效应，能够有效抑制细菌生长。
5. 水凝胶能够显著加速HaCaT细胞迁移和HUVEC细胞血管生成。
6. 在糖尿病大鼠模型中，HA-DA@rhCol水凝胶显著加速了伤口愈合，促进了胶原沉积和血管再生。
结论
本研究成功开发了一种多功能HA-DA@rhCol水凝胶，具有优异的生物相容性、抗氧化、抗炎、光热抗菌和促进伤口愈合的能力。该水凝胶在糖尿病慢性伤口管理中表现出巨大的应用潜力，能够通过控制炎症、促进血管生成和加速组织再生来显著改善伤口愈合过程。
研究亮点
1. 首次将多巴胺功能化透明质酸与重组人胶原蛋白结合，开发了一种多功能水凝胶。
2. 水凝胶具有优异的光热抗菌性能，能够有效抑制细菌感染。
3. 在糖尿病大鼠模型中验证了水凝胶对慢性伤口愈合的显著促进作用。
4. 研究为糖尿病慢性伤口的治疗提供了一种创新的多功能敷料解决方案。
其他有价值的内容
研究还通过转录组分析揭示了HA-DA@rhCol水凝胶促进伤口愈合的潜在机制，包括调控MAPK、PI3K-AKT和IL-17信号通路。这些发现为进一步优化水凝胶的性能和应用提供了重要的理论依据。