西安交大郭保林教授课题组：抗菌导电自愈合超分子水凝胶用于耐药菌感染的运动伤口修复

点击上方“蓝字” 一键订阅

位于人体关节部位的运动伤口面临着愈合能力差、修复周期长、常规敷料易脱落等问题，而且更易受细菌侵袭造成感染从而发展为难以愈合的慢性伤口。西安交通大学郭保林课题组设计了具有良好适应性、自愈合性和组织粘附性的多功能生物活性超分子水凝胶，实现了耐药菌感染的运动伤口的高效修复。

耐药菌感染的运动伤口对伤口敷料的设计提出了更为复杂的需求。首先，由于伤口位于不停运动的部位，因此需要伤口敷料具有良好的适应性，能够在伤口进行拉伸、压缩、扭转等运动时进行相应的变形。其次，为了维持伤口处稳定的湿润环境，需要伤口敷料具有强的组织粘附性，防止在伤口运动过程中敷料从伤口处剥离。然而，具有强的组织粘附性的伤口敷料往往存在难以移除的问题，更换过程中容易造成伤口二次损伤。同时，考虑到运动伤口往往容易发生细菌感染，还应该赋予敷料固有抗菌性能，不仅可以摆脱对抗生素的依赖，还能够实现长期高效抗菌。此外，针对运动伤口自身再生能力差的问题，还需要敷料具有促进组织修复的性能，包括止血、抗氧化和导电性。

最近，西安交通大学郭保林课题组基于季铵化壳聚糖（QCS）、苯胺四聚体接枝明胶（GT-AT）和单醛基化β-环糊精（Ald-CD）制备了具有自适应性、自愈合性和组织粘附性的多功能超分子水凝胶（GT-AT/QCS/CD）用于耐药菌感染的运动伤口修复。该超分子水凝胶通过Ald-CD与QCS之间生成的动态席夫碱键及Ald-CD与GT-AT之间的主客体作用构筑了动态的交联网络，因此具有良好的自愈合性能（图1）。同时通过化学修饰的方法，在天然高分子壳聚糖和明胶上分别引入季铵盐基团和苯胺四聚体（AT），赋予水凝胶抗菌、抗氧化和导电性等多种生物学性能，用以提高超分子水凝胶促进运动伤口修复的性能。

图1  超分子水凝胶敷料的制备及应用示意图

由于具有刚性结构的苯胺四聚体（AT）会对高分子的分子间作用力产生影响，因此作者合成了不同AT接枝度的GT-AT，用以探究AT接枝度对超分子水凝胶理化性质的影响。作者分别通过流变学、对猪皮的搭接剪切试验测试了该系列超分子水凝胶的自愈合性（图2a, b）和组织粘附性（图2d, e）。其中，GT-AT10/QCS/CD和GT-AT15/QCS/CD具有高的组织粘附强度，分别为31.5 和30.9 kPa。作者进一步将水凝胶用于手指关节，以检验其用于运动伤口护理的可行性，结果显示GT-AT15/QCS/CD水凝胶表现出更加快速的自愈合性能，能够在30s内实现愈合（图2g），因此具有更高的应用潜能。此外，由于其具有的动态交联网络，该超分子水凝胶表现出良好的可注射性（图2c）和甘氨酸辅助的按需移除性能（图2f）。在使用甘氨酸溶液（100 mg/mL）处理后，GT-AT15/QCS/CD超分子水凝胶对猪皮的粘合强度从23.3 kPa下降至4.3 kPa。

图2  超分子水凝胶敷料的力学性能及其用于护理运动伤口的可行性评估

最后，在小鼠颈部区域建立的MRSA感染的运动伤口模型证实，相对于商用敷料（Tegaderm^TM）和不含有AT的超分子水凝胶（GT-AT0/QCS/CD），GT-AT15/QCS/CD超分子水凝胶能够高效杀死耐药菌，加速运动伤口闭合。进一步对术后14天内伤口组织进行组织学和免疫荧光染色分析，证实该超分子水凝胶能够通过降低炎症相关因子IL-6表达和促炎型巨噬细胞浸润，提高血管再生相关因子VEGF表达，降低伤口处的炎症反应，促进血管再生和胶原蛋白沉积，进而实现促进运动伤口的高效修复（图3）。

图3  GT-AT15/QCS/CD超分子水凝胶促进耐药菌感染的运动伤口修复

综上，该课题组制备的超分子水凝胶表现出良好的自愈合性、可注射性、组织粘附性、可移除性及多种生物学性能（抗菌、抗氧化、止血和导电性能），具有用于治疗严重感染的运动伤口的应用潜能。

详见: Rui Yu, Zhenlong Li, Guoying Pan, Baolin Guo*. Antibacterial conductive self-healable supramolecular hydrogel dressing for infected motional wound healing. Sci. China Chem., 2022, doi:10.1007/s11426-022-1322-5。本文将收录在2022 Emerging Investigator Issue中。

原文链接：

https://doi.org/10.1007/s11426-022-1322-5

相关进展

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多