基于水凝胶的贴剂已被证明其在糖尿病伤口修复中的价值，尤其是那些具有持续修复促进和监测能力的智能敷料。
近期，
温州医科大学张宏博研究员/Bian Feika联手复旦大学生物医学研究院商珞然研究员、中国科学院大学温州研究院Wang Yu团队
制备了水凝胶颗粒系统，该系统包含甲基丙烯酸透明质酸酯（HAMA）-海藻酸钠（Alg）反蛋白石支架，重新填充动态水凝胶用于糖尿病伤口愈合。在该系统中，光聚合HAMA和离子交联Alg构成了双网络水凝胶，为反蛋白石支架提供了增强的机械稳定性。此外，由氧化葡聚糖（ODex）、季铵化壳聚糖（QCS）和葡萄糖氧化酶（GOX）组成的动态水凝胶赋予了反蛋白石颗粒pH/葡萄糖双重响应性。此外，抗菌肽（AMP）和血管内皮生长因子（VEGF）被封装在GOX掺杂的ODex/QCS水凝胶中。应用于伤口时，这种粒子系统会与伤口的高葡萄糖环境发生反应（图1）。
相关研究成果以
“Dual physiological responsive structural color hydrogel particles for wound repair”
为题于2025年1月7日发表在《
Bioactive Materials
》上。
图1 复合颗粒（CPs）制备示意图及其在伤口愈合中的应用
1. 双响应CP的制备及基础性能
如图2a所示，制备了双响应结构彩色水凝胶颗粒。图2b记录了制备过程中不同颗粒的显微镜图像。图2c可以清楚地观察到二氧化硅纳米颗粒排列在六角形紧密堆积结构中
。纳米颗粒之间的空隙可以被水凝胶彻底渗透。去除二氧化硅后，反蛋白石水凝胶颗粒（IOHPs）还保持了其有序的纳米结构，允许另一种水凝胶材料填充以前由二氧化硅占据的空间。
由于结构特点，IOHP和CPs继承了结构颜色特征。图2d显示了结构色粒子在覆盖整个波长范围的光源照射下的反射模式。值得注意的是，这种反射图案不仅可以用肉眼观察到，还可以用精密的光谱仪来测量。这些颗粒的反射特征峰记录在图2e中。此外，得益于微流控技术的稳定性，
制备的PhC颗粒表现出高度的球形度和均匀的尺寸
（图2f）。
图2 双响应CP的制备
2. 反蛋白石支架的构建
反蛋白石支架采用双网络设计，如图3a所示。通过对单组分和双网络水凝胶进行压缩测试，发现双网络结构具有较好的韧性（图3c）。为了赋予系统对复杂生理环境的智能响应能力，二次输注水凝胶主要由ODex和QCS组成（图3b）。ODex中的醛基和QCS中的氨基可以形成动态化学键。ODex/QCS的流变测试表明，储能模量逐渐大于损耗模量，表明凝胶形成（图3d）。值得注意的是，在葡萄糖存在下（pH小于6），
GOX掺杂的ODex/QCS水凝胶表现出优异的催化活性
（图3e）。pH为5.5时，水凝胶在3天内在很大程度上降解，而在pH=7.4环境中保持稳定（图3f）。
使用FITC-BSA替代VEGF，使用罗丹明B（Rh B）替代AMP，制备包埋两种药物的水凝胶。共聚焦激光扫描显微镜图像显示，整个颗粒发出荧光，表明
药物的有效载荷均匀
（图3g）。体外药物释放试验显示，
弱酸性环境可以促进药物从水凝胶中快速释放。
图3 反蛋白石支架的构建
3. 体外凝血、抗菌性能和生物相容性测试
基于多糖的聚合物通常用作止血材料。研究者进行了体外凝血试验以研究CPs的止血性能（图4a）。结果显示，HAMA/Alg和CPs均可迅速诱导血栓形成，表现出
优异的止血特性
（图4b）。抗菌测试显示，
添加AMP的组表现出优异的抗菌性能
；值得注意的是，细菌生长和代谢过程中酸性产物的积累会导致pH值降低，进一步导致 ODex/QCS的降解。同时，由于GOX催化能力，葡萄糖的存在也会触发pH值降低（图4c-d）。细胞实验结果表明水凝胶不会释放有毒物质（图4e）。此外，加载VEGF的水凝胶，细胞管的有效性显着增强（图4f）。总之，
CP系统结合了止血性能、抗菌能力、生物相容性和增强的血管生成能力，在伤口管理方面具有巨大潜力。
图4 体外凝血、抗菌性能和生物相容性测试
4. 对糖尿病伤口的治疗效果
为进一步验证载药CP的体内治疗效果，在SD大鼠中建立了糖尿病伤口模型（图5a）。光学照片显示AMP&VEGF负载CP组表现出
最大的伤口愈合程度
，表明与其他组相比，管理效果更好（图5b-e）。HE染色结果也证实AMP&VEGF负载CP组的皮肤样本表现出
优越的组织学特征
（图5f）。
图5 糖尿病伤口治疗效果
通过免疫组织化学染色表征皮肤伤口中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的表达。如图6a和d所示，AMP&VEGF负载CP组表现出
