【摘 要】
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糖尿病皮肤伤口处的持续性炎症反应导致过量的活性氧产生,使得糖尿病皮肤伤口处于长期炎症的恶性循环,伤口愈合缓慢,甚至无法愈合。因此,有必要开发一种具有抗氧化、抗炎等生物活性的多功能伤口水凝胶敷料,以促进糖尿病皮肤伤口修复。水凝胶敷料是近年来颇受关注的一种新型创伤敷料,而由于糖尿病人的皮肤比较脆弱,因此设计粘附性且柔软的水凝胶敷料是非常关键的的。为了满足用于慢性糖尿病皮肤伤口治疗的水凝胶敷料的所需特性
【基金项目】
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基于近红外光响应水凝胶的仿生ECM动态微环境调控骨髓间充质干细胞骨向分化研究,国家自然科学基金青年项目(31800798); 酶敏感型按需缓释纳米化中药分子系统修饰植入体在骨髓炎治疗中抗菌及骨修复机理研究,国家自然科学基金(82072071);
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糖尿病皮肤伤口处的持续性炎症反应导致过量的活性氧产生,使得糖尿病皮肤伤口处于长期炎症的恶性循环,伤口愈合缓慢,甚至无法愈合。因此,有必要开发一种具有抗氧化、抗炎等生物活性的多功能伤口水凝胶敷料,以促进糖尿病皮肤伤口修复。水凝胶敷料是近年来颇受关注的一种新型创伤敷料,而由于糖尿病人的皮肤比较脆弱,因此设计粘附性且柔软的水凝胶敷料是非常关键的的。为了满足用于慢性糖尿病皮肤伤口治疗的水凝胶敷料的所需特性,本研究设计了一种具有抗氧化、抗炎能力的可生物降解自粘附多功能水凝胶。探讨了水凝胶的形成的机理;分析表征了水凝胶的力学性能和组织粘附性能;研究了水凝胶对细胞的相容性和增殖性的影响;证明了水凝胶在体外、体内的抗氧化和抗炎的能力;并且评价了水凝胶对糖尿病皮肤伤口修复的促进能力。具体研究内容可分为以下几部分:(1)受天然植物多酚生物活性的启发,将预聚没食子酸(PGA)复合到甲基丙烯酰基明胶(GelMA)网络中,获得多功能没食子酸-明胶复合(PGA-GelMA)水凝胶。首先,在碱性和氧环境下,预聚没食子酸(GA)形成PGA低聚物;其次,将PGA加入到GelMA溶液中,通过自由基引发聚合形成PGA-GelMA水凝胶。PGA上含有大量酚羟基和醌基赋予了水凝胶足够的组织粘附性。此外,PGA上的酚羟基与GelMA链上的氨基等基团之间发生非共价键相互作用,赋予了PGA-GelMA水凝胶良好的韧性和柔性。力学性能测试和粘附性测试实验结果表明,PGA-GelMA水凝胶具有良好的柔韧性和优异的组织粘附性。(2)将具有多种生物活性(抗炎,抗氧化,和促细胞生长等)的天然多酚GA引入到水凝胶体系,得到的PGA-GelMA水凝胶具有良好的抗氧化、抗炎和促细胞生长等能力。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除实验,证明了PGA-GelMA水凝胶具有高效的自由基清除能力。体外活性氧(ROS)清除实验表明,PGA-GelMA水凝胶能够清除ROS,保护细胞免受过多ROS伤害。体外巨噬细胞的培养实验,证明了PGA-GelMA水凝胶具有抑制巨噬细胞分泌炎症因子的能力。将在水凝胶表面的培养成纤维细胞(L929),观察细胞的形态和活性,结果表明PGA-GelMA水凝胶能够促进细胞粘附和增殖。(3)由于PGA-GelMA水凝胶满足用于糖尿病皮肤伤口的水凝胶伤口敷料的所需特性,将水凝胶作为伤口敷料,用于糖尿病大鼠的背部全层皮肤伤口缺损修复实验,探究了PGA-GelMA水凝胶在体内的抗炎、抗氧化和促进组织生长的能力。结果表明,在皮肤伤口愈合前期,PGA-GelMA水凝胶具有优异的抗氧化和抗炎能力,缓解了伤口处氧化应激和促炎细胞因子表达增加引起的伤口微环境中的慢性炎症。在皮肤伤口修复阶段,PGA-GelMA水凝胶表现出优异的组织修复能力,加速伤口愈合。综上,本研究通过简单的方法制备出了具有抗氧化、抗炎、和组织粘附性的多功能没食子酸-明胶(PGA-GelMA)复合水凝胶。这种纯天然基水凝胶具有优越的生物降解性。并且无需外加抗氧化剂或抗炎药物,PGA-GelMA水凝胶自身具有良好的抗氧化、抗炎和促进细胞生成的能力。因此,该水凝胶能够在伤口发炎微环境中具有固有的抗氧化和抗炎能力,能够为促进慢性伤口愈合提供有效和安全的治疗策略。
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