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  一般來說，糖尿病傷口以高血糖、缺氧、炎癥延長、氧化應激水平升高為特征，導致創面愈合困難，血管生成受阻，創面炎癥增加。針對此多重特征，同時具備抗菌活性、血糖調節和促進血管生成功能的多功能敷料是目前所需要的。在本研究中，通過將聚多巴胺（PDA）、葡萄糖氧化酶（GOx）和氧化鎢（WO_x）納米線嵌入聚γ-谷氨酸（γ-PGA）框架內，制備了一種具備這些特性的新型水凝膠復合材料（γ-PGA/PDA/GOx/WO_x，簡稱PPGW）。PDA出色的光熱轉換性能顯著增強了對細菌感染糖尿病傷口的抗菌效果；GOx通過消耗葡萄糖并產生過氧化氫（H₂O₂）來調節高血糖；而WO_x納米線在808納米近紅外輻射下展現出卓越的光催化能力，可將H₂O₂轉化為氧氣（O₂）。通過密度泛函理論計算和實驗驗證了WO_x介導的光催化分解H₂O₂產生O₂的機制。這些轉化有效緩解了糖尿病傷口的缺氧環境，加速了血管生成，促進了細胞的爬行與增殖。因此，具備光熱、抗菌及酶催化活性的多功能水凝膠敷料PPGW能夠有效降低傷口部位的高血糖水平。此外，光催化產氧為治療慢性細菌感染的糖尿病傷口提供了一個極具前景的策略。

示意圖 1 (a) PPGW水凝膠制備工藝示意圖；(b) PPGW水凝膠的糖尿病創面愈合機制示意圖

圖2 PPGW水凝膠產O₂行為、WO_x幾何結構的理論模擬及WO_x光催化途徑：(a)不同OV濃度下WO_x的H₂O₂消耗；(b)不同水凝膠的紫外可見光譜；(c)不同水凝膠的升溫曲線；d)近紅外輻照5次（808 nm, 0.5 W/cm², 10 min）下PPGW水凝膠的熱穩定性；(e)不同水凝膠生成H₂O₂；(f)不同水凝膠的H₂O₂耗量；(g) H₂O₂活化的催化途徑，說明了光催化活性；(h)不同過渡態對應的能量分布

圖3糖尿病小鼠模型創面愈合評價：(a)糖尿病創面模型建立及水凝膠處理過程；(b)傷口的照片和傷口愈合的痕跡；(c)創面閉合評估(P值采用單因素方差分析方法計算，*** P < 0.001；****p < 0.0001)。數據以平均值±SD表示。(d)不同處理組新生皮膚組織第14天的H&E染色和(e) Masson染色。b和c的實驗分別重復了三次，結果相似。

  PPGW水凝膠具備多功能特性，能夠有效促進糖尿病傷口的愈合。為評估其愈合效果和生物相容性，本研究采用了糖尿病傷口模型（圖3a）。圖3b展示了傷口的照片及愈合痕跡，說明了傷口修復的過程以及不同水凝膠處理的效果。圖6c則呈現了糖尿病傷口面積的定量分析。值得注意的是，接受PPGW水凝膠治療并且經過808 nm NIR照射的傷口在第七天的愈合速度顯著快于其他四組。對照組、PP、PPW、PPG和PPGW組的傷口面積比例分別為43.7%、36.7%、36.3%、35.7%和21.7%。即便經過14天的治療，對照組、PP、PPW和PPG水凝膠治療的糖尿病傷口愈合速度依然緩慢。在NIR（?）組中，傷口愈合幾乎沒有變化，基本可以得出結論，材料在沒有NIR照射的情況下并不促進傷口愈合。此外，傷口皮膚在第14天進行了細菌培養測試。另有實驗顯示，對照組存在高濃度的金黃色葡萄球菌，阻礙了傷口愈合。相比之下，四個實驗組的細菌數量顯著減少。值得一提的是，接受PPGW+NIR處理的皮膚上的金黃色葡萄球菌被完全消滅。這一體內實驗強調了PPGW水凝膠在顯著加速傷口愈合及其體內光熱抗菌活性方面的重要作用。因此，PPGW水凝膠有效促進了細菌感染的糖尿病傷口愈合。

結論

作者簡介

  李鵬，教授，博士生導師，西北工業大學柔性電子研究院副院長，西安市生物醫學材料研究中心主任。李鵬教授課題組針對各類微生物感染和病菌耐藥性日益增強的威脅，專注于抗菌生物材料與柔性器件這一研究領域。在Nat. Mater.、Adv. Mater.、Sci. Adv.等期刊發表論文100余篇，總他引6000余次；出版英文專著4章節，授權/申請專利20余項；主持國家級項目5項、省部級項目10余項。擔任陜西省柔性電子學會副秘書長，全國疝和腹壁外科協會第13分會副主任委員，中國生物材料學會高級會員及生物醫用高分子、表界面工程、康復器械與生物材料分會委員，J. Mater. Sci. Technol.客座編輯，FlexMat、Smart Mater. Med.編委，Sci. China Mater.青年編委。

  張悅周，副教授，博士生導師，2014年于芬蘭赫爾辛基大學榮獲博士學位。之后，相繼在澳大利亞莫納什大學、墨爾本大學及芬蘭奧博學術大學開展博士后研究工作，2019年初入職西北工業大學。研究重心圍繞人民生命健康，尤其針對社會普遍關注的重大疾病，如腫瘤與細菌感染。長期以來，專注于化療-光動力/光熱診療一體化技術的探索，并致力于先進納米藥物遞送系統的開發。至今，已在Adv. Mater.、Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Healthcare Mater.、J. Controlled Release等高水平期刊上發表論文40余篇，同時，獲得了5項專利授權并提交了12項專利申請。累計主持及參與了超過10項科研項目，其中包括國家、陜西省重點研發計劃及寧波市自然科學基金等項目。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202411117