具有活性氧清除和抗菌能力的多酶活性温敏水凝胶用于糖尿病创面修复

背景：由于患者的高糖微环境，糖尿病创面愈合常常受损。在相关因素中，细菌感染和活性氧（ROS）的过度产生起关键作用，持续的氧化应激进一步损害血管生成并增加细胞凋亡，从而阻碍创面修复。为减少这些影响，我们旨在开发一种可注射的温敏纤维素水凝胶，具有抗凋亡、氧化应激减弱、抗菌和多物种酶活性。方法：通过模拟天然铜锌超氧化物歧化酶（CuZn–SOD）的双活性位点，合成了双金属模拟纳米酶[Cu/Zn-金属有机框架（MOF）]。随后，将Cu/Zn-MOF掺入羟丙基甲基纤维素水凝胶中，并调节凝胶化温度，使其在生理温度附近发生溶胶-凝胶转变。使用流变仪测量凝胶化温度，并通过扫描电子显微镜表征表面形态。评估了水凝胶的多种酶样活性，包括SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、硫醇过氧化物酶（TPx）和抗坏血酸过氧化物酶（APx）。使用小鼠成纤维细胞（L929细胞）和人脐静脉内皮细胞评估抗氧化、促迁移、促血管生成和抗凋亡特性。针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌评估抗菌活性。通过Western blotting验证潜在的抗炎机制。最后，在糖尿病小鼠中建立创面和感染创面模型，以评估水凝胶对创面修复的影响。结果：该水凝胶在37°C下表现出溶胶-凝胶转变，并显示出良好的可注射性和亲水性，提供湿润的愈合环境。Cu/Zn-MOF纳米酶表现出四种酶样活性（SOD、GPx、TPx和APx），能够级联清除ROS，并在细胞实验中进一步证实。Cu/Zn-MOF纳米酶还调节Sirt1/核因子-κ beta的表达以影响炎症因子释放，从而表现出强抗炎活性。该水凝胶还发挥细胞迁移、血管生成和抗凋亡作用。抗菌试验显示对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率分别为99.39%和99.67%。在糖尿病小鼠创面模型中，该水凝胶通过ROS和细菌清除显著增强促愈合效果，促进新生血管形成和胶原沉积，从而减少炎症反应。结论：合成了仿生纳米酶并将其掺入温敏可注射水凝胶中，该水凝胶表现出强抗氧化和抗菌活性，在糖尿病创面治疗中具有相当大的潜力。