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糖尿病伤口修复面临细菌感染、高血糖等难题。研究人员开发葡萄糖激活 NO 释放和微环境调节水凝胶敷料（COH-GB）。结果显示其能有效促进感染性糖尿病伤口愈合。这为糖尿病伤口治疗提供了新策略。
在健康领域，糖尿病是全球范围内常见的复杂代谢疾病，它就像一个隐藏在身体里的 “定时炸弹”。糖尿病患者常伴有持续的高血糖，这一症状不仅影响身体的正常代谢，还会引发一系列严重的并发症，慢性伤口就是其中之一。大约 19%-34% 的糖尿病患者会出现慢性伤口，这些伤口如同顽固的 “恶魔”，极难愈合。
糖尿病伤口所处的微环境十分恶劣，高血糖、高 pH 值、缺氧、持续炎症以及氧化 - 抗氧化失衡等问题交织在一起。高血糖和高 pH 值为病原体的入侵提供了 “温床”，使得伤口更容易受到细菌感染。而细菌感染又会进一步扰乱伤口修复的正常生理过程，导致伤口陷入慢性不愈合的困境，给患者带来极大的痛苦和负担。
为了攻克这一难题，来自郑州大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种新型的水凝胶敷料，期望能够有效促进感染性糖尿病伤口的愈合。经过不懈努力，研究人员成功开发出葡萄糖激活一氧化氮（NO）释放和微环境调节水凝胶敷料（COH-GB）。该研究成果发表在《Bioactive Materials》上，为糖尿病伤口的治疗带来了新的希望。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在材料制备方面，通过改良的共沉淀法合成了由葡萄糖氧化酶（GOx）和血红蛋白（Hb）组成的人工多酶纳米花（GB 纳米花），并将其与羧甲基壳聚糖（CMCS）、氧化海藻酸钠（OSA）和羟基脲（HU）制成复合水凝胶敷料。在性能检测上，利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等观察材料微观结构，采用多种检测试剂盒对酶活性、NO 释放等性能进行测定 ，还通过细胞实验和动物实验评估水凝胶的各项性能及治疗效果。
下面来看具体的研究结果：
- GB 纳米花的制备与表征：利用有机 - 无机杂交法成功制备 GB 纳米花，其呈现花状外观，粒径约 3.5μm，具有一定的悬浮稳定性。研究发现，GB 纳米花中的 Hb 可释放氧气，促进 GOx 对葡萄糖的氧化反应，相比单独的 GOx，GB 纳米花能更高效地催化葡萄糖分解，降低葡萄糖浓度和 pH 值。而且，GB 纳米花还显著提高了 GOx 和 Hb 对极端环境的耐受性以及存储稳定性。
- COH-GB 水凝胶的制备与表征：以具有多孔结构、透气性和高含水量的水凝胶为载体，成功制备了 COH-GB 水凝胶。该水凝胶具有出色的可注射性、形状适应性、透气性、粘附性和自愈合性，其内部呈现均匀的蜂窝状多孔结构，水含量高，水蒸汽透过率适宜，降解性能良好，能够满足伤口愈合的长期需求，非常适合作为复杂伤口环境的敷料。
- COH-GB 水凝胶的葡萄糖激活 NO 释放和微环境调节作用：COH-GB 水凝胶能够通过级联反应有效消耗葡萄糖、降低 pH 值、释放 NO 并清除过量的活性氧（ROS）。在高血糖环境下，水凝胶迅速释放高浓度 NO 发挥抗菌作用；当血糖降至正常水平时，持续产生低浓度 NO 促进血管生成。同时，水凝胶中的 Hb 释放氧气，缓解细胞缺氧，增强了伤口微环境调节和 NO 释放性能。
- COH-GB 水凝胶的抗菌和生物膜消除作用：针对常见的伤口感染细菌，如大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），COH-GB 水凝胶展现出高效的抗菌活性和生物膜抑制能力。其抗菌效果得益于葡萄糖、GOx、Hb 和 HU 之间的级联反应，以及 NO 和降低的 pH 值的协同作用。
- COH-GB 水凝胶的体外血管生成作用：通过人脐静脉内皮细胞（HUVECs）划痕实验和管形成实验表明，COH-GB 水凝胶能够显著促进 HUVECs 的迁移和管形成，加速血管生成，这可能归因于 GB 纳米花比游离的 GOx 和 Hb 能更有效地产生 NO。
- COH-GB 水凝胶的体内外生物安全性：经溶血试验、细胞毒性试验和体内组织学分析，COH-GB 水凝胶表现出良好的血液相容性、细胞相容性和体内生物安全性，符合生物材料的生物相容性评价标准，可作为伤口敷料使用。
- COH-GB 水凝胶对 MRSA 感染糖尿病伤口的体内治疗效果：在小鼠 MRSA 感染糖尿病伤口模型中，COH-GB 水凝胶展现出卓越的止血性能，能够显著加速伤口愈合。与对照组和其他水凝胶组相比，COH-GB 水凝胶处理的伤口在第 14 天几乎完全愈合，且愈合质量更高，表现为表皮形成良好，真皮和皮下组织恢复佳，胶原沉积更有序。
- COH-GB 水凝胶的体内 NO 释放和抗菌活性：体内实验证实，COH-GB 水凝胶能够在伤口组织中有效释放 NO，显著消除细菌感染。与游离酶相比，GB 纳米花作为人工多酶复合物，级联催化效率更高，有助于伤口抵抗细菌感染。
- COH-GB 水凝胶促进伤口愈合的体内分子机制：COH-GB 水凝胶通过上调血管内皮生长因子（VEGF）和 CD31 的表达，促进血管生成；通过抑制肿瘤坏死因子（TNF-β）和核因子 κB（NF-κB）的表达，同时上调抗炎细胞因子白细胞介素 - 4（IL-4）的水平，平衡炎症反应；通过上调碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子 -β（TGF-β）和 α - 平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的表达，促进成纤维细胞的迁移、增殖和分化；通过上调角质形成细胞生长因子（KGF）的表达，促进伤口的再上皮化，从而促进伤口快速高质量愈合。
综上所述，研究人员开发的 COH-GB 水凝胶敷料在促进 MRSA 感染糖尿病伤口愈合方面展现出巨大的潜力。它不仅具备理想伤口敷料的多种特性，还能通过调节伤口微环境、释放 NO 发挥抗菌和促血管生成作用，显著提高伤口愈合效率和质量。该研究为糖尿病伤口的治疗提供了一种安全、有效的新策略，有望推动相关领域的临床应用和进一步发展。
