东南大学赵远锦等Small：黑色素水凝胶反向蛋白石微针贴片用于伤口愈合

生物医用材料进展 · 公众号 · · 2024-11-30 22:16

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细菌性伤口感染拥有高发病率和死亡率，已经成为全球卫生保健和经济负担。细菌感染会导致高炎症反应和活性氧（ ROS ）引发的过度氧化应激，从而损伤伤口部位的正常细胞，阻碍愈合过程。普通的水凝胶缺乏清除活性氧以及抗炎抑菌的作用，在患者使用负载药物的水凝胶时，也缺乏其监测体内药物传递以及反映伤口感染情况的作用。因此，开发一个具有抗氧化活性、有良好的抑菌效果，又可以对伤口进行管理和监测的水凝胶是一项艰巨的挑战。黑色素纳米颗粒具有良好的抗氧化能力；反蛋白石水凝胶是一类由蛋白石模板复制的三维孔隙结构的聚合物材料，其具有特征的结构颜色，反射波长可以检测，并且有充足的载药空间。黑色素水凝胶反蛋白石微针贴片（ MNs ）的开发为后续水凝胶进行伤口治疗起到了一个很大的突破。

东南大学赵远锦教授、 Wang Yu 、 Bian Feika 研究团队 采用了负载黑色素的反蛋白石水凝胶，制备了含有黑色素和杆菌肽的纳米颗粒，合成的纳米粒子具有清除活性氧和抗菌的综合功能，能够促进感染创面的愈合。 MNs 具有良好的抗氧化能力（ 1.0 mg mL ^{−

1} 的 MNs ， DPPH 清除率达到 85% ； MNs 与 PTIO 水溶液反应 24 小时后， 1.0 mgmL ⁻¹ MNs 的氧自由基清除率超过 25% ）。 MNs 的反蛋白石水凝胶支架的多孔结构让其拥有良好的装载和释放药物的能力（ MNs 释放药物的百分比达到约 43% ）。 MNs 还具有良好的血液相容性（ MNs 处理后的红细胞自然沉降无破裂）。因此， MNs 能够缓解体内严重细菌感染引起的过度氧化应激，减轻炎症，促进伤口重塑。相关研究成果以 “ Melanin Hydrogel Inverse Opal Microneedle Patches for Wound Healing ” 为题发表在 24 年的《 Small 》上。

【制备工艺】

（1） 黑色素纳米粒的提取： 从冷冻的墨囊中取出一块黑色素，在超纯水中重悬。差速离心并重复 5 次进行纯化，最终的纳米颗粒被储存在超纯水中。

（2） 纳米颗粒的制备：第一步是制备胶体晶体微针模板。 制备了二氧化硅纳米颗粒酒精悬浮液，将适量的二氧化硅纳米颗粒加入到微针模具中。微针模在 25 ℃恒温下放置 4 小时。 第二步是制备水凝胶杂化纳米颗粒。 将预凝胶溶液（ 50% (v/v) PEGDA 、 1.0 mg mL ^{- 1} 黑色素纳米粒子、 1% (v/v) HMPP ）添加到含有胶体晶体微针模板的微针模具中。模具放置至无气泡，紫外光固化 3 min 。 HF 去除胶体晶体微针模板后，得到黑色素水凝胶反蛋白石 MNs 。