西北大学范代娣教授团队CEJ：一种超小纳米药物复合水凝胶--实现烧烫伤程序化治疗新策略

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烧烫伤是全球性的、持续性的公共危机之一。每年约有1100万起烧伤事故，其中90%发生在中低收入国家。由于皮肤供体有限且手术治疗费用高昂，非手术治疗，包括敷料管理、化学疗法和物理治疗，是烧烫伤创面的主要治疗方法。伤烫伤创面的修复是由止血、炎性期、增殖期和重塑期组成的多阶段级联的过程。然而单一的非手术治疗通常只能针对性的促进愈合进程中的某一阶段，因此疗效有限。多种非手术疗法的联合使用是解决这一问题的可行途径。然而，由于缺乏可以同时兼容多种疗法的伤口敷料，且无理想的触发机制实现各疗法在时间顺序上的可控级联，因此目前尚无多疗法联合程序化伤口治疗的报道。如何与伤口愈合复杂进程相匹配地、级联地促进各个愈合阶段，从而实现烧烫伤的程序化治疗是目前烧烫伤治疗面临的巨大挑战。

图1. （a）超小配位聚合物纳米药物水凝胶复合敷料的制备示意图；（b）基于纳米复合水凝胶敷料的烧烫伤创面程序化治疗。

西北大学范代娣教授团队首次提出了敷料管理-化疗-低强度高脉冲非热辐射激光治疗 (LLLT) 的联合治疗新策略，并为此设计了一种高度集成且结构简单的超小纳米药物复合水凝胶伤口敷料。这种纳米复合水凝胶由氧化透明质酸、ε-聚赖氨酸接枝的类人胶原蛋白和姜黄素-Fe(III) 无限配位聚合物纳米药物 (Cur-Fe(III) ICPs），通过亚胺键和纳米颗粒-聚合物相互作用进行双重动态交联而成。无载体和超小 (9.14 ± 1.25 nm) Cur-Fe(III) ICPs 具有极小的光散射和光吸收，这使得载药后的水凝胶依然具有良好的透光性（>90.1%）；具有伤口炎性期微环境响应性的药物释放，这使得自动级联的炎性期特异性治疗得以实现；具有药物释放前后的“关-开”式荧光变化，这使得伤口愈合过程中的化学药物治疗可进行可视化监控；具有丰富的表面动态交联位点，这使得纳米复合敷料可在 10 分钟内实现了 84.6% 的交联重建效率，从而使其更适应烧伤。这种超小的、微环境响应性纳米药物复合水凝胶的构建为设计透明的快速自愈合水凝胶伤口敷料提供了一种新策略。

图2. （a）水凝胶的宏观和微观自愈过程；（b）水凝胶的可注射和可重塑性能；（c）水凝胶对大鼠器官的粘附;（d）三种止血模式的示意图。

该水凝胶伤口敷料的快速原位成胶、高透明、自荧光监控下的pH 响应性药物释放和高度的烧烫伤伤口适应性（形状重塑、自愈和组织粘附）等特性，使得敷料管理-化疗-LLLT联合治疗得以在该敷料系统中兼容。在该治疗策略下程序化疗效通过止血期即时发生的物理封闭作用和HLC-EPL固有的内源性促凝活性实现；炎症期Cur-Fe(III)ICPs的pH响应性化疗；增殖和重塑中时空可控的低强度高脉冲激光治疗实现。动物实验结果表面全层烧伤创面的闭合时间从21天大缩短到9天，皮肤结构的重建加速。可见，基于这一高效纳米复合水凝胶系统的、程序化的敷料-化学-LLLT联合治疗为未来的烧烫伤治疗提供了新的思路。

图3. 体内药物释放和促伤口愈合功效（a，b）自荧光监控下的药物释放和分布；（c-e）再上皮化轨迹分析。

以上相关成果发表在《Chemical Engineering Journal》上。论文的通讯作者为范代娣教授，第一作者为西北大学化工学院申世红博后。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130610

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