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作者与机构
本研究由Zhendong Li、Longhui Chen、Shasha Yang、Jinzhi Han、Yunquan Zheng、Zelong Chen、Xianai Shi和Jianmin Yang共同完成。研究团队主要来自福州大学生物科学与工程学院、福建省医疗器械与医药技术重点实验室以及联勤保障部队第900医院生物医学工程科。该研究于2024年10月发表在期刊《Acta Biomaterialia》上。

学术背景
糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcers, DFUs）是糖尿病常见的并发症之一，其愈合过程复杂且困难，主要由于高血糖、低pH值、易感染、血管功能障碍以及活性氧（reactive oxygen species, ROS）过表达等炎症微环境的影响。传统的治疗方法往往难以应对这些复杂的病理条件，导致伤口愈合缓慢，甚至可能引发截肢或死亡。因此，开发一种能够响应糖尿病伤口微环境的多功能水凝胶敷料具有重要意义。本研究旨在设计并制备一种葡萄糖和pH双响应的水凝胶（QO/@PV@AB7 hydrogel），通过整合抗菌肽（antimicrobial peptide, AMP）和促血管生成药物普伐他汀（pravastatin），以促进感染性糖尿病足溃疡的愈合。

研究流程
研究分为多个步骤，包括水凝胶的制备、性能测试、体外实验和体内实验。

1. 水凝胶的制备

   • 首先，通过化学修饰制备了苯硼酸接枝的季铵化壳聚糖（QF）和多巴胺接枝的氧化透明质酸（OD）。
     
   • 将普伐他汀负载的壳聚糖纳米颗粒（CSNPs@PV）和抗菌肽AB7负载的二氧化硅纳米颗粒（SiO2NPs@AB7）分别制备并整合到水凝胶前体中。
     
   • 通过苯硼酸酯键和席夫碱反应形成双网络结构的水凝胶（QO/@PV@AB7 hydrogel）。

2. 性能测试

   • 对水凝胶的葡萄糖和pH响应性、抗氧化能力、抗菌活性、细胞相容性和促血管生成能力进行了详细测试。
     
   • 使用流变学测试评估了水凝胶的机械性能和自愈合能力。
     
   • 通过自由基清除实验（DPPH、O2-、·OH和ABTS+）验证了水凝胶的抗氧化能力。

3. 体外实验

   • 使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和小鼠胚胎成纤维细胞（3T3-L1）评估了水凝胶的细胞相容性和促细胞迁移能力。
     
   • 通过Transwell实验和划痕实验验证了水凝胶对细胞迁移的促进作用。
     
   • 使用基质凝胶实验评估了水凝胶的促血管生成能力，并通过免疫荧光染色检测了内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和血管内皮生长因子（VEGF）的表达。

4. 体内实验

   • 使用MRSA感染的GK大鼠模型评估了水凝胶对糖尿病足溃疡的愈合效果。
     
   • 通过组织学分析（H&E染色、Masson染色、Giemsa染色）和免疫组化染色检测了伤口组织的再生情况、胶原沉积、炎症因子（IL-6、TNF-α）和抗炎因子（IL-10）的表达。

主要结果
1. 水凝胶的制备与性能
- QO/@PV@AB7水凝胶表现出良好的葡萄糖和pH响应性，能够在酸性环境和高葡萄糖条件下快速释放药物。
- 水凝胶具有优异的抗氧化能力，能够有效清除多种自由基（DPPH、O2-、·OH和ABTS+）。
- 水凝胶对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌（E. coli）表现出显著的抗菌活性。

1. 体外实验结果

   • 水凝胶显著提高了HUVECs的细胞活力和增殖能力，并促进了细胞的迁移。
     
   • 水凝胶能够显著促进血管生成，表现为eNOS和VEGF表达的上调。

2. 体内实验结果

   • 在MRSA感染的糖尿病足溃疡模型中，QO/@PV@AB7水凝胶显著加速了伤口愈合，愈合时间比对照组缩短了4天。
     
   • 水凝胶显著降低了炎症因子（IL-6和TNF-α）的水平，同时增加了抗炎因子（IL-10）的表达。
     
   • 组织学分析显示，水凝胶显著促进了胶原沉积和新生血管的形成。

结论
本研究成功开发了一种具有葡萄糖和pH双响应性的多功能水凝胶（QO/@PV@AB7 hydrogel），该水凝胶具有优异的抗菌、抗氧化和促血管生成能力。通过整合普伐他汀和抗菌肽AB7，水凝胶能够有效应对糖尿病足溃疡的复杂微环境，显著加速伤口愈合。研究结果表明，QO/@PV@AB7水凝胶在糖尿病足溃疡的治疗中具有巨大的应用潜力。

研究亮点
1. 水凝胶的葡萄糖和pH双响应性使其能够根据伤口微环境智能释放药物，提高了治疗的精准性。
2. 通过整合纳米颗粒和生物活性分子，水凝胶实现了多功能协同作用，包括抗菌、抗氧化和促血管生成。
3. 研究首次将抗菌肽AB7与普伐他汀结合，展示了其在糖尿病足溃疡治疗中的协同效应。

其他有价值的内容
研究还详细探讨了水凝胶的机械性能、自愈合能力和细胞相容性，为其临床应用提供了全面的理论支持。此外，通过体内外实验的结合，研究验证了水凝胶的多功能性和高效性，为未来的糖尿病足溃疡治疗提供了新的思路。

这篇报告详细介绍了研究的背景、流程、结果和意义，旨在为其他研究者提供全面的参考。