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  傷口愈合是一個涉及多種細胞途徑和細胞類型的復雜生物學過程。由于細菌感染、過度的氧化應激和延長的炎癥反應，感染傷口的愈合在臨床上面臨諸多挑戰。此外，由于抗生素耐藥性在世界范圍內的廣泛傳播，迫切需要開發不產生耐藥性的抗菌手段。針對這些挑戰，重慶大學生物工程學院蔡開勇/馮茜團隊與福建師范大學化學與材料學院肖秀峰團隊合作開發了一種基于負載MXene@TiO₂納米片的酰肼接枝明膠/氧化魔芋膠（GA/OKGM）水凝膠的綜合修復策略，用于加速感染傷口愈合。在GA/OKGM/MT水凝膠體系中，GA的酰肼基團和OKGM的醛基通過席夫堿反應成膠，通過殘留的醛基賦予了該水凝膠動態交聯和粘合能力，而MXene@TiO₂則充當光熱劑、活性氧（ROS）清除劑和導電添加劑。這種水凝膠的設計理念與傷口愈合的自然規律高度契合，能夠根據不同階段的愈合需求，依次解決創面愈合過程中的關鍵問題。因此，它為感染傷口的治療提供了一種新穎且極具潛力的解決方案。相關工作以“From hemostasis to proliferation: Accelerating the infected wound healing through a comprehensive repair strategy based on GA/OKGM hydrogel loaded with MXene@TiO₂ nanosheets”為題發表于Biomaterials，重慶大學蔡開勇教授、馮茜副教授與福建師范大學肖秀峰教授為共同通訊作者，重慶大學生物工程學院博士后、重慶大學附屬三峽醫院醫師邱星安、重慶大學醫學部聶臨夏和福建師范大學劉佩為共同第一作者。

文章要點

一、粘附水凝膠控制出血并保持濕潤的修復環境

  止血是傷口愈合的第一步。具有粘附性的水凝膠不僅能有效控制出血，還能保持傷口濕潤環境，促進傷口愈合。據報道，席夫堿反應通過殘留的醛基賦予水凝膠動態交聯和粘合能力，是制備止血水凝膠的有益方法。在本研究中，他們通過乙二酸二酰肼修飾將酰肼基團引入明膠，通過高碘酸鈉氧化將醛基引入魔芋膠，酰肼基團和醛基可以通過席夫堿反應形成GA/OKGM水凝膠。這種水凝膠具有出色的粘附性，有利于保持傷口濕潤。同時，大鼠肝臟出血和尾部出血實驗表明，GA/OKGM/MT水凝膠可以快速控制傷口出血，效果優于紗布止血。 

圖1. GA/OKGM/MT水凝膠的粘附性和體內止血能力

二、不產生耐藥性的抗菌方式

  治療感染傷口的關鍵是根除細菌感染，但耐藥細菌的出現削弱了抗生素的療效。發展非抗生素治療策略已成為全球公共衛生領域的重大難題。在本研究中，他們將MXene@TiO₂納米片引入GA/OKGM水凝膠中，并通過光熱治療（PTT）清除細菌。這種抗菌方式將近紅外光轉化為局部熱能，引發核酸和蛋白變性并破壞細菌的細胞膜實現抗菌，避免了抗生素耐藥性的產生。 

圖2. GA/OKGM/MT水凝膠的抗菌功能

三、ROS清除和與電刺激（ES）的聯合應用

  PTT雖然是清除細菌的有效方式，但它產生的高溫同樣會誘發局部炎癥，不利于傷口愈合。此外，傷口或細菌感染產生的ROS會進一步引發炎癥反應，阻礙傷口愈合。MXene@TiO₂具有出色的自由基清除能力，可以通過清除病理氧化環境中過量的ROS調節傷口氧化還原平衡，減輕炎癥反應，促進傷口由炎癥期順利轉為增殖期，為傷口的愈合創造更有利的環境。

圖3. GA/OKGM/MT水凝膠的ROS清除能力和與ES聯合應用。

四、契合傷口愈合規律的綜合修復策略

  傷口愈合包括止血、炎癥、增殖和重塑四個相互連接和重疊的階段，每個階段分別具有不同的意義。本研究提出的綜合修復策略契合傷口愈合的自然規律，通過多功能GA/OKGM/MT水凝膠結合PTT和ES，時序性地解決感染傷口愈合過程中的一系列關鍵問題，包括通過粘附水凝膠促進快速止血并提供濕潤的傷口修復環境，采用不誘導耐藥性的抗菌方法，有效清除ROS以及通過聯合ES加速傷口愈合。這種綜合策略旨在提供全面的護理，從而實現感染傷口的高效修復。 

圖4. GA/OKGM/MT水凝膠的制備方案及其在感染傷口愈合中的時序性作用。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122548