摘要
目的： 为了解决糖尿病伤口难愈合及愈合后出现疤痕的问题，我们拟合成一种新型可喷涂水凝胶伤口敷料，探索该液体敷料促进糖尿病伤口愈合的可行性以及促进无疤痕愈合的机制，为临床糖尿病伤口的修复提供相关的实验数据及理论支持。 方法： 1）制备可喷涂甲基丙烯酸酐修饰的明胶水凝胶（Methacrylic anhydride modified gelatin，GelMA）、类沸石咪唑骨架（Zeolitic imidazolate frameworks，ZIF-8）、及包载葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，GOx）、氯过氧化物酶（Chloroperoxidase，CPO）和双酶的ZIF-8，分别命名为gz、cz和gcz；将上述纳米颗粒按顺序与GelMA水凝胶混合，制备复合水凝胶，分别命名为GeZ、GZ、CZ、GCZ；利用原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等对其表面形貌、粒径、化学键、物相等进行表征，并对水凝胶含水量、溶胀比及降解率等性能进行测试。 2）对gcz、gz、cz纳米颗粒中酶的负载量进行测量及gcz纳米颗粒生成HClO进行定量测试。 3）对GCZ、GZ、CZ、GeZ、GelMA水凝胶进行抗菌实验及生物相容性检测。 4）建立I型糖尿病大鼠模型，探究GCZ、GZ、CZ、GeZ、GelMA水凝胶促进伤口愈合能力。 5）通过Hamp;E染色，Masson染色，PAS染色及免疫组化分析探究水凝胶促进伤口无疤痕愈合的机理。 结果： 1）AFM结果显示GelMA水凝胶薄膜表面粗糙度较小，厚薄均一。TEM及SEM结果显示ZIF-8纳米颗粒成功合成及酶负载后的gcz、gz、cz未改变ZIF-8表面形貌。FT-IR结果显示，GelMA水凝胶中出现酰胺键，表明甲基丙烯酰胺基团成功引入明胶分子。XRD图谱显示，所合成的ZIF-8表现出ZIF-8的特征峰，表明ZIF-8成功合成。此外，gcz、gz和cz的衍射峰与ZIF-8对比没有明显变化。其次，所有水凝胶的含水量均在78.6%以上，具有较好的溶胀比，且28天后水凝胶基本降解。 2）酶的负载量测试结果显示，gcz、gz、cz的酶的负载量分别为9.24%、11.86%和8.06%。HClO生成测试结果显示，根据线性公式，在0.1%gcz溶液下，2天后产生的次氯酸量约为56.41μM。 3）抗菌实验结果显示，0.1%的GCZ水凝胶具有良好的清除细菌的能力。与金黄色葡萄球菌共培养，其抗菌性能几乎达到100%。与大肠杆菌共培养，其抗菌性能达到100%。关于水凝胶的生物相容性，我们可以发现，在整个共培养过程中，所有实验组的细胞活性均高于80%。 4）糖尿病大鼠动物伤口愈合实验显示：在第21天，使用GCZ组治疗相比于其他组的伤口愈合率仍最高，可达到99.8%。 5）Hamp;E染色和Masson染色结果说明伤口炎性细胞较少，胶原纤维大量形成，表明伤口愈合加速。PAS染色结果表明葡萄糖氧化物酶显著降低了伤口周围的葡萄糖水平。免疫组化结果显示，GCZ组伤口处的三种炎性因子IL-6、IL-1β和TNF-α的含量较低，表明GCZ水凝胶抗炎作用明显。其次，转化生长因子β（Transforming growth factor-β，TGF-β）呈现先增高后降低的趋势，表明伤口呈现无疤痕愈合的趋势。 结论： 实验结果表明，我们设计并验证了一种有效的具有喷涂、抗炎、降糖、抗菌的GCZ水凝胶，可有效促进糖尿病伤口愈合。所设计的GCZ水凝胶将抗菌和降糖整合在一个单一的平台上，通过协同作用降低了炎症反应，促进了胶原纤维的沉积，加速了伤口的无疤痕愈合。在糖尿病伤口治疗方面具有潜在的应用前景。
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