中山大学附属口腔医院夏娟/李卫昌团队开发抗溶胀水凝胶系统

随着糖尿病发病率的逐年上升，当前全球范围内约有超过5亿人患有糖尿病。糖尿病人群中糖尿病足溃疡（DFU）的患病率约为6.4%，其中约50%–60%的DFU患者会出现糖尿病足感染（DFI），15%将面临截肢；DFU患者5年死亡风险是非足溃疡患者的2.5倍。预计到2030年全球糖尿病直接卫生支出将达8250亿美元，其中与DFU相关的费用约占三分之一。传统的医用敷料很难解决糖尿病创面慢性炎症，耐药性细菌感染、血管形成减少的治疗难题，尚无法满足临床修复需求。因此，迫切需要开发更有效的医用敷料，以持续管理创口，改善血管生成，降低感染，协同调节免疫微环境进而加速糖尿病创面愈合。

近日，中山大学附属口腔医院夏娟教授、李卫昌副研究员团队，开发了一种集成了功能化金纳米棒（AuNRs）和M2巨噬细胞来源外泌体（M2-Exos）的抗溶胀水凝胶系统，以实现糖尿病创面的高效协同治疗（图1）。基于该团队前期在糖尿病创面修复研究进展[W Li, J Xia*,et al. Small, 2022,18,2107544. J Xia*, W Li*, et al. ACS Appl Mater Interfaces,2023, 15,19847]，持续优化和完善水凝胶敷料的各项性能和功能；瞄准糖尿病创面的生理特点和治疗需求，进一步从抗炎、抗氧化、血管再生及光热抗菌的角度为临床提供可行方案。外泌体由于自身携带的mRNA、miRNA和蛋白质等生物活性成分，可以介导细胞间通讯、细胞信号传导和细胞代谢，具有促进创面愈合的潜在治疗价值。基于此，作者首先通过RS-Au作用在金纳米棒表面修饰丰富的不饱和双键，并以此为交联剂结合长链共聚物构建水凝胶三维网络结构；并以此为网络框架，随后将海藻酸盐/钙离子体系协同M2-Exos注入水凝胶框架中，形成离子交联网络并完成外泌体的负载。该技术不仅可以实现负载物在水凝胶体系内的均匀负载，而且保证了外泌体的生物活性不受影响。

图1. 光热效应水凝胶协同M2外泌体系统的设计与功能示意图

以不同交联方式分批次构建的三维网络，在刚性金纳米棒为交联核心的共同作用下，赋予了水凝胶体系良好的抗溶胀性能。此外，通过近红外刺激，金纳米棒良好的光热效应，不仅具有优异的抗菌功能性，而且可避免传统药物引起的细菌耐药性。另一方面，巨噬细胞是高度程序化创面愈合过程中促进炎症增殖相变的关键因素，因此M2-Exos对创面愈合具有潜在的作用，尤其是对糖尿病免疫缺陷创面具有特异性优势。阶段性研究发现M2-Exos具有显著的促进血管因子表达、抑制炎症、抗氧化应激等功能。最后通过构建糖尿病皮肤创面和口腔黏膜溃疡动物模型来系统评价该水凝胶体系的体内应用效果。结果显示，近红外光刺激下的水凝胶体系的愈合速度显著高于商业化敷料和空白对照组，表明水凝胶中负载的M2-Exos协同金纳米棒的光热效应在体内可以保持较高的效能，进而对慢性创面的愈合起关键作用。

该研究提供了一类高效的集成水凝胶体系平台，并协同各组分优异的性能和功能，是促进糖尿病创面愈合和组织再生的有利工具，为糖尿病创面的临床治疗提供了有效的方案。该成果于近日发表在学术期刊ACS Nano。中山大学“百人计划”引进人才李卫昌副研究员和博士生吴舒洁为第一作者，中山大学附属口腔医院夏娟教授为通讯作者，中山大学附属口腔医院为唯一完成单位。