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蘭州大學肖建喜教授團隊 CEJ：一步法合成原位銀納米顆粒可注射抗菌膠原蛋白水凝膠用于加速糖尿病傷口愈合

2024-01-08 來源：高分子科技

全球有5億以上的糖尿病患者，其中三分之一患有慢性、容易感染的傷口，可能導致截肢等嚴重后果，是一個非常嚴峻的醫療挑戰。治療復雜的糖尿病傷口，需要良好活性的生物支架，以促進傷口修復，同時也需要優異抗菌功能的藥物。膠原蛋白具有高生物相容性和生物活性，開發針對多重耐藥菌的銀納米顆粒-膠原蛋白抗菌敷料為治療糖尿病傷口提供了希望。然而，傳統方法存在細胞毒性、步驟繁瑣、不經濟環保等問題。

近日，蘭州大學肖建喜教授團隊報告了一種生物相容的一步交聯和還原策略，制備了含原位生成銀納米顆粒的可注射抗菌膠原水凝膠，用于糖尿病傷口治療。通過將牦牛I型膠原蛋白與銀離子（Ag⁺）混合并置于可見光下照射，成功一步制備了膠原蛋白-銀納米顆粒（Col I/AgNPs）水凝膠，無需額外的交聯劑和還原劑(圖1)。膠原蛋白與銀離子之間發生了特殊的氧化還原反應，通過協同作用，在交聯膠原蛋白的同時，將Ag⁺還原為AgNPs，并將AgNPs穩定地分散在膠原蛋白水凝膠中(圖2)。Col I/AgNPs水凝膠具有優異的生物相容性和可注射性、增強的生物活性以及廣譜的抗菌能力。糖尿病全層皮膚傷口的動物實驗表明，Col I/AgNPs水凝膠可以建立高效的抗菌屏障，減少細菌在傷口處的繁殖(圖3)；并作為生物活性再生支架，顯著加速了傷口閉合、上皮化、肉芽組織發育以及膠原蛋白沉積(圖4)。Col I/AgNPs水凝膠作為先進的皮膚修復敷料，在糖尿病傷口治療以及組織工程和再生醫學等領域具有巨大的應用潛力。

圖1. 一步法制備多功能膠原蛋白水凝膠，實現銀離子交聯膠原蛋白并同時原位合成銀納米顆粒。

圖2. 膠原蛋白-銀納米顆粒復合水凝膠的合成與表征。

圖3. 膠原蛋白-銀納米顆粒復合水凝膠在糖尿病全層傷口中形成抗菌屏障。

圖4. 膠原蛋白-銀納米顆粒復合水凝膠治療糖尿病傷口的性能評價。

該研究為開發可注射抗菌膠原蛋白水凝膠開辟了一條新的綠色高效的途徑，以“One-step fabrication of an injectable antibacterial collagen hydrogel with in situ synthesized silver nanoparticles for accelerated diabetic wound healing”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上（DOI: 10.1016/j.cej.2023.148288）。論文的第一作者是蘭州大學博士研究生付彩虹，通訊作者為蘭州大學肖建喜教授。該論文得到了國家自然科學基金和甘肅省重點研發計劃的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148288

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（責任編輯：xu）

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