西交大郭保林、梁永平团队《AFM》: 光热/光动力抗菌、pH/葡萄糖双重响应吡非尼酮递送治疗糖尿病足溃疡

近期，西安交通大学前沿科学技术研究院郭保林/梁永平团队制备了一种具有光热/光动力协同抗菌与 pH/葡萄糖双重响应药物递送联合的水凝胶敷料，用于促进糖尿病足溃疡修复。团队首先通过间氨基苯基硼酸和己二酰二酰肼双功能化透明质酸 （AHP） 和氧化硫酸软骨素 （OCS） 之间的席夫碱和苯硼酸酯的双重动态交联构建了 pH/葡萄糖双响应水凝胶敷料 （HPC）。随后，将具有光热/光动力协同抗菌特性的聚多巴胺还原氧化石墨烯复合甘氨酸修饰的富勒烯 （GPC） 和具有促血管生成与抑制炎症的药物吡非尼酮 （PFD） 加载到上述 HPC 水凝胶中（图1）。基于席夫碱/苯硼酸酯对 pH/葡萄糖的响应，HPC/GPC/PFD （HPCG/PFD） 水凝胶可以加速 PFD 的释放，从而改善 DFU 中的过度炎症和血管生成。GPC具有的光热/光动力协同抗菌，可以有效控制糖尿病足溃疡中的耐药菌感染。

图1 HPC/GPC/PFD （HPCG/PFD） 水凝胶的制备和应用

席夫碱/苯硼酸酯双重动态交联为水凝胶提供了良好的按需去除和自修复性能。HPCG/PFD 水凝胶在高葡萄糖和酸性 pH 条件下表现出结构解离，这为安全去除水凝胶伤口敷料提供了可能性，并促进了封装在 HPCG/PFD 水凝胶中的吡非尼酮的响应性递送。响应释放的吡非尼酮可以发挥抗炎和促进血管再生的效果，这对于糖尿病足溃疡的修复至关重要。GPC 为水凝胶带来了良好的组织粘附、抗氧化和导电性。此外，GPC中的聚多巴胺还原氧化石墨烯具有光热效果，而甘氨酸修饰的富勒烯具有光动力效应，这使得二者复合形成的GPC具有良好的体内外光热/光动力协同抗菌性能，可以很好的控制糖尿病足溃疡中的耐药菌感染。最后，在大鼠的 DFU 模型中，HPCG/PFD水凝胶在NIR的协助下通过减少感染和炎症、加速伤口闭合以及增强表皮再生、胶原蛋白沉积和血管生成来促进伤口修复，显示出对糖尿病伤口愈合的促进作用（图2）。免疫荧光染色也证实了HPCG/PFD水凝胶通过降低促炎因子IL-6和升高血管再生因子CD31和VEGF的表达，促进了糖尿病足溃疡的修复。

图2 感染 DFU 伤口愈合实验示意图以及各实验组伤口随时间的变化

以上工作以“Photothermal/Photodynamic Synergistic Antibacterial Hydrogel Dressing with pH/Glucose Dual Responsive Pirfenidone Release for Diabetic Foot Ulcers”为题发表在《Adv. Func. Mater.》上。西安交通大学硕士生毕业生潘国莹和助理教授李勐为文章第一作者，梁永平助理教授和郭保林教授为通讯作者。