糖尿病是一种严重且发病率极高的疾病，全球范围内糖尿病在过去二十年里增长了两倍。
感染和氧化应激严重阻碍糖尿病创伤的愈合
，导致各种严重的健康和临床问题。
本期，EFL以
发表在杂志
《ACS Appl Mater Interfaces》的“Poly(ionic liquid)-Flocculated Chlorella Loading Bactericidal and Antioxidant Hydrogel as a Biological Hydrogen Therapy for Diabetic Wound Dressing”
研究为例，
解析如何
构建可持续释放生物氢（H₂）的透明质酸基水凝胶贴片（HAP-Chl），通过加载咪唑烷基聚（离子液体）（PIL）絮凝的活性绿藻，作为糖尿病创伤敷料。
氢气体（H
2
）是一种新的抗氧化剂，
可选择性消除ROS、有效减轻慢性炎症，刺激成纤维细胞增殖和内皮细胞血管分化，增强皮肤修复和再生，有助于促进伤口康复
。
小球藻是一种兼性需氧生物。在厌氧条件下，小球藻被激活后，利用光合作用产生的电子还原质子，生成 H
2
。水凝胶敷料，由壳聚糖等物质配制而成，具有高生物相容性和生物降解性，有利于伤口管理并减少额外的伤害。PIL可以通过膜损伤相关机制杀死细菌，不会引起细菌耐药性，已被用于治疗伤口的细菌感染。HAP-Chl 由光交联甲基丙烯酰化透明质酸（
EFL-HAMA-150K
）构建，该透明质酸负载活性小球藻，通过静电相互作用能够
连续产氢24 小时以上
。
首先，HAMA（3 wt %）和LAP（2.5 mg/mL）溶解于水中，制成溶液。为了合成HAP水凝胶，PIL（5 mg/mL）与HAMA和LAP的混合溶液结合，制备水凝胶。接下来，小球藻通过PIL絮凝，经过离心（3500 rpm，5分钟）并用无菌PBS清洗得到纯净的小球藻悬浮液，随后与HAMA和LAP的溶液混合，加入PIL进行絮凝，反应8小时后，将混合物倒入模具中，并用365 nm紫外线照射1分钟，最终形成HAP-Chl水凝胶。
以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为细菌模型，评价制备的抗菌活性水凝胶。
HAP 和 HAP-Chl 表现出明显的抗菌活性
，共培养 4 小时后，对金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为 97% 和 99%，对大肠杆菌的抗菌率分别为99% 和 100% 。活/死染色实验结果显示，在HAP 和 HAP-Chl处理的细菌中观察到明显的红色荧光信号，
表明其具有超强的抗菌性能
。
进一步使用 cFDA-SE 研究细菌细胞膜的完整性，与对照组和 HAMA 组相比，HAP 组和 HAP-Chl 组在 518 nm 处的发射峰增加，表明
膜通透性增强，杀菌活性高
（图2）。
HAP-Chl 对 TMBox 的清除活性（73.4%）明显优于 HAMA、HAP 和 HA-Chl，表明 HAP-Chl 高效还原 TMBox 为 TMB，从而降低了 TMBox 的吸光度，此外，HAP-Chl 还表现出比其他化合物更好的 DPPH 清除能力，说明其
具有较强的抗氧化性能
。
酶联免疫吸附实验 (ELISA)结果显示，HAP-Chl 处理组 IL-6 和 IL-1β 的表达受到明显抑制，表明 HAP-Chl 因其产氢能力而发挥良好的
抗炎作用
。ROS 过量产生是伤口延迟愈合的原因之一，当细胞内发生氧化应激时，免疫荧光结果显示，ROS绿色荧光信号增强，而 HAP-Chl 产生的 H
2
可缓解细胞内氧化，绿色荧光消失。说明HAP-Chl 的 ROS 清除效率和抗炎作用可能
增强其消除氧化应激、促进伤口康复（图3）
。
所有样品均表现出较低的溶血性，尤其是 HAP-Chl，其溶血率低于 1%。CCK-8结果显示，L929 细胞与 HAP 和 HA-Chl 共培养 24 和 48 小时后细胞存活率分别超过 90% 和 75%。与 HAP 和 HA-Chl 处理的细胞相比，用 HAP-Chl 处理的 L929 细胞存活率更高。此外，对照组、HAMA组、HAP组和HA-Chl组的L929细胞在培养24和48 h后形态呈梭形，发出绿色荧光，HAP-Chl处理组的细胞明显增殖，证明了HAP-Chl的细胞相容性和细胞增殖活性。
这些结果表明HAP-Chl具有良好的生物相容性（图4）。
体内实验发现HAP-Chl显著促进了创伤愈合，愈合率达到88.1%，远高于HAMA组（62.4%）。HAP-Chl组表现出较低的细菌密度，表明其具有强效的杀菌作用。进一步分析显示，HAP-Chl组小鼠的促炎细胞因子（IL-6和IL-1β）显著降低，炎症反应减轻，且组织学结果显示创伤部位炎症细胞减少，胶原沉积增加，血管生成增强，表皮和毛囊形成良好。总的来说，
HAP-Chl水凝胶通过协同作用抑制炎症、促进胶原沉积和血管生成，从而加速糖尿病创伤的愈合
（图5）。
为了进一步评估体内生物相容性，在第14天对小鼠的肝脏、脾脏和肾脏等器官进行了组织学分析。治疗后这些器官没有观察到明显的组织学异常（图6），表明该药物在体内的生物安全性。
综上，连续生物产氢水凝胶（HAP-Chl）由PIL絮凝剂嵌入的HAMA聚合物与小球藻结合制成，能够
有效治疗细菌感染的慢性糖尿病创伤
。PIL通过絮凝小球藻形成团聚体，使小球藻在24小时内持续产生H₂。该水凝胶通过H₂的生成与PIL的协同作用，展现出
抗菌、抗氧化和抗炎特性
。研究表明，
HAP-Chl能够有效杀灭金黄色葡萄球菌，减少炎症，促进胶原沉积，从而加速糖尿病创伤的愈合
。该研究提出了一种新策略，有望克服糖尿病创伤中的高氧化应激、炎症和细菌感染问题，并利用H₂释放的杀菌作用推动治疗效果。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c07104?articleRef=control
