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近红外触发的高热增强免疫调节水凝胶:糖尿病足溃疡中氧合与活性氧中和的创新疗法
《Cell Biomaterials》:Hyperthermia-enhanced immunoregulation hydrogel for oxygenation and ROS neutralization in diabetic foot ulcers
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月01日 来源:Cell Biomaterials
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本综述系统阐述了RGH2水凝胶通过近红外诱导高热(44.6°C)实现免疫微环境重塑的突破性策略。该智能材料整合钌修饰黑色素纳米颗粒(Ru@allomelanin)与苯硼酸改性明胶(GelMA-PBA)/硝基苯嫁接透明质酸(HANB),通过清除活性氧(ROS)、催化H2O2分解产氧(O2)及调控巨噬细胞极化(M1→M2),有效打破糖尿病伤口中ROS-炎症恶性循环。动物实验证实其显著促进胶原沉积、血管新生(CD34+)并降低促炎因子(IL-6),为慢性伤口治疗提供多靶点解决方案。
高热增强的免疫调节水凝胶系统
研究团队开发出RGH2水凝胶,其核心组分Ru@allomelanin纳米颗粒展现出43.1%的光热转换效率(PCE),在808 nm近红外光照射下可升温至44.6°C。该纳米颗粒兼具过氧化氢酶样活性,能将伤口微环境中过量的H2O2转化为H2O和O2,实现单次治疗中ROS清除率89.4%(ABTS法)与氧分压提升2.2倍。水凝胶基质通过紫外光触发亚胺键和葡萄糖敏感的硼酸酯键实现双重交联,黏附强度达32.6 kPa,可完美贴合动态伤口。
微环境重塑机制解析
转录组分析揭示RGH2显著下调NF-κB和TNF-α信号通路(p<0.0001),使巨噬细胞M1/M2表型比从264.6%降至86.2%。缺氧缓解实验显示,处理组HIF-1α表达降低61.8%,同时血管标志物CD34+细胞密度增加3.1倍。值得注意的是,光热协同使胶原纤维排列有序度提升45%,其机制与温度依赖的酚羟基氧化还原活性增强相关。
动物模型验证
在STZ诱导的糖尿病大鼠模型中,RGH2+NIR组在第14天实现伤口面积缩小至10.8%,显著优于传统敷料3M组(24.6%)。组织学显示治疗组上皮再生完整,IL-6表达降低72.3%,而DFU模型更展示出15.6%的残余创面,证实其临床转化潜力。安全性评估证实各主要器官无病理改变,溶血率<5%。
跨疾病应用前景
该技术平台可扩展至其他缺血性伤口(如静脉溃疡)和慢性炎症疾病治疗。通过模块化设计,水凝胶可负载不同金属纳米酶(如铂、铜)以适应多元病理微环境,为再生医学提供通用型解决方案。
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