基于大蜡螟模型的壳聚糖冷冻凝胶体内伤口愈合及免疫调节机制研究

本研究创新性地利用无脊椎模型大蜡螟（G. mellonella）首次评估了单/双网络壳聚糖（Ch）冷冻凝胶（cryogels）的伤口愈合效能。通过戊二醛（G）交联构建具有互穿网络结构（IPNs）的[Ch-2@Ch]cry和[Ch-3]cry冷冻凝胶，其压缩弹性模量提升4.6倍，肉桂酸（CA）负载率达69%-80%。实验证实[Ch-3]cry-CA组显著增强免疫反应（血细胞计数196.87×105/mL）、抗氧化平衡（SOD活性0.0053 U/mg）及伤口愈合（凝血时间3分17秒），为遵循3R原则的创伤敷料研发提供新策略。

　　

冷冻凝胶的构建与表征
研究团队通过低温交联技术制备了单网络[Ch-1]_cry至[Ch-3]_cry及全互穿网络[Ch-1@Ch]_cry至[Ch-3@Ch]_cry两类壳聚糖冷冻凝胶。扫描电镜显示IPNs结构具有更规整的孔径分布，[Ch-2@Ch]_cry的压缩弹性模量达0.160 N/mm，较单网络提升4.6倍。孔隙率分析表明，随着壳聚糖浓度增加，溶胀度从58.80±10.33降至28.69±1.77 g/g，而孔隙体积从36.95±7.10降至22.71±2.46 cm³/g。

药物负载与释放特性
通过静电作用将肉桂酸（CA）负载至冷冻凝胶，红外光谱证实[Ch-3]_cry的酰胺I带从1649 cm^-1位移至1636 cm^-1。[Ch-2@Ch]_cry展现最高载药效率，其CA累积释放曲线符合二级动力学，24小时内释放69%-80%。值得注意的是，CA的引入使[Ch-3]_cry的血细胞吸附量提升15%，揭示药物-载体协同效应。

大蜡螟模型验证
在创新性的无脊椎动物实验中，[Ch-3]_cry-CA表现出最优异的综合性能：
• 免疫激活：血细胞计数达196.87×10⁵/mL，较对照组提升14%
• 黑化反应：13/15个体呈现完全黑化，显示强效病原隔离能力
• 氧化平衡：SOD活性提升18%（0.0053 vs 0.0045 U/mg），MDA水平降低12.5%
• 创伤修复：凝血时间缩短51%（3分17秒 vs 6分28秒）

机制探讨与转化价值
研究首次揭示CA通过调节酚氧化酶通路增强昆虫免疫反应，而IPNs结构通过物理约束作用延长CA缓释。该模型符合3R原则（替代、减少、优化），为后续哺乳动物实验提供预筛选平台。特别值得注意的是，[Ch-2@Ch]_cry-CA虽机械强度最佳，但[Ch-3]_cry-CA在生物活性方面更突出，提示材料生物学效应并非单纯依赖力学性能。

未来展望
作者建议后续研究应聚焦于：①CA与壳聚糖氨基的分子相互作用机制 ②血细胞增殖相关的Toll通路调控 ③冷冻凝胶孔隙结构-药物释放动力学建模。该体系在战创伤止血、糖尿病溃疡敷料等领域展现出重要转化潜力。