Advanced Functional Materials:基于茶多酚与苯硼酸络合物构建的新型水凝胶伤口敷料

糖尿病慢性伤口是糖尿病常见慢性并发症之一,其预后差、易复发、治疗成本高,是目前亟待解决的临床难题。伤口局部的氧化应激状态、血管损伤及继发感染已被证实是糖尿病伤口迁延不愈的重要原因。而传统的伤口敷料不仅缺少相应的生物功能,而且不能对伤口进行有效保护,同时还存在难以更换的问题。因此,发展具有和皮肤组织类似力学性能以及多重生物功能的活性水凝胶伤口敷料对加快糖尿病伤口恢复和提高病人生活质量至关重要。

鉴于此,近日,西安交通大学化学学院成一龙研究员与口腔医学院李昂教授团队合作,巧妙利用茶多酚(表没食子儿茶素没食子酸酯,EGCG)和3-丙烯酰胺基苯硼酸(APBA)形成的动态交联剂与丙烯酰胺进行自由基共聚,高效快捷地发展了一种新型水凝胶伤口敷料。动态苯硼酸酯键的引入赋予了水凝胶优异的力学性能和快速自修复功能,有效避免了人体局部运动和敷料破裂引起的二次感染。同时,EGCG的引入使水凝胶具备良好的组织粘接力、抗菌、抗炎和抗氧化功能。该水凝胶体系对比商品化敷料膜,可以显著加速伤口闭合,抑制促炎因子IL-1β、IL-6的表达,促进抗炎因子(IL-4、IL-10)、血管内皮生长因子(VEGF)和转化生长因子(TGF-β)的表达,同时还可促进伤口区域巨噬细胞M1-M2转化。此外,随着EGCG的释放,凝胶体系被破坏,黏附性降低,敷料可轻易移除,大幅减低了敷料更换难度,避免对伤口造成二次损伤。

图1. (a)EACPA水凝胶的合成与制备(b)水凝胶的生物学功效示意图

图2. (a)EACPA水凝胶黏附于指关节,承受关节弯曲,并能在破坏后完成自修复;(b)EACPA水凝胶自修复不同时间后的拉伸力学测试结果;(c) EACPA水凝胶自修复后的拉伸测试图片;(d) EACPA水凝胶与新鲜猪肉的黏附性能及其延展性图片; e) EAPCA水凝胶与皮肤组织、肌肉组织及玻片的粘接性能。

图3. (a)空白对照组、商品化敷料组及EACPA水凝胶组术后不同时间点愈合伤口的代表性照片;(b)治疗不同时间点伤口愈合百分比;(c)伤口愈合14天后的H&E染色图;(d)角化组织厚度测量;(e)MTS染色图;(f)CD31免疫荧光染色图;(g) CD31相对面积测量。

该研究结果以“Green Tea Derivative Driven Smart Hydrogels with Desired Functions for Chronic Diabetic Wound Treatment”为题,发表于Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202009442)。论文的第一作者为西安交通大学口腔医学院博士生赵晓丹博士研究生和裴丹丹副研究员,西安交通大学化学学院成一龙研究员与口腔医院李昂教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”、中央高校基本科研业务费、陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室等项目的支持。论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。