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糖尿病足溃疡是糖尿病最常见的并发症之一,愈合困难,容易发生感染,严重恶化会导致截肢或死亡。糖尿病的活性氧（ROS）和细菌感染诱导炎症反应是阻碍血管生成和伤口愈合的两种最主要的有害条件。本研究以4-辛基衣康酸（4OI）为药物治疗基础,采用不同的水凝胶制备技术,通过分析材料的特征以及疾病的特点,设计不同的水凝胶递送体系,实现抗菌、抗炎、抗氧化、促血管重建等多维度促进创面修复。整个课题的设计内容如下。主要研究内容分为两个部分;一、可注射自愈性抗菌水凝胶递送4OI促进糖尿病创面修复的实验研究研究目的:为了满足糖尿病创面的疾病特性和伤口形状特征,本研究通过构建Ag-S键的动态自愈性水凝胶,实现可注射功能,满足4OI药物的递送,起到抗氧化、抗炎、抗菌以及促血管效应。研究方法:1.以4-PEG-SH和AgNO3混合反应构建Ag-S键的动态自愈性的可注射水凝胶。采用扫描电镜等对水凝胶进行表征,并对其药物释放曲线进行探究。2.采用琼脂平板实验、SYTO 9/PI以及细菌扫描电镜检测水凝胶的抗菌性能。3.采用活死染色、CCK8检测水凝胶的生物相容性,成管实验、WB检测在氧化应激条件下水凝胶的成血管能力。4.采用ROS、凋亡检测、线粒体膜电位、WB以及线粒体检测试剂盒,探究在氧化应激下水凝胶的抗氧化能力和线粒体功能变化。5.体内通过构建糖尿病大鼠创面模型,采用HE染色、Masson染色、免疫荧光RT-PCR以及激光散斑成像,探究水凝胶在体内的促血管形成功能,评价水凝胶的创面修复效果。研究结果:1.通过SEM观察本实验合成的水凝胶具有多孔结构。通过注射器等检测,多角度验证了水凝胶的可注射性和自愈性。通过药物释放曲线确定了Ag+和4OI的药物释放关系。2.琼脂平板实验显示水凝胶的抗菌性能大于70%,SEM观察发现PEG水凝胶能够使得细菌破溃死亡,活死染色也得到了同样的结果。3.CCK8和活死染色验证了PEG水凝胶具有良好的生物相容性。成血管实验、线粒体相关检测和WB发现,4OI@PEG能够通过Keap1-Nrf2通过激活抗氧化系统,促进氧化应激条件下细胞的线粒体形态和功能恢复。4.成功构建大鼠糖尿病创面模型,激光散斑成像显示,4OI@PEG能够促进糖尿病创面的血管血流恢复。14天的观察显示,4OI@PEG创面愈合速度最快,面积最大。结论:本实验成功构建可注射、自愈性水凝胶,逆转糖尿病创面氧化应激,促进血管重建,同时能够抑制局部炎症,促进上皮再生,糖尿病大鼠创面愈合。二、基于黑磷构建光响应抗菌水凝胶递送4OI促进糖尿病创面修复的实验研究研究目的:消除细菌感染,改善内皮细胞的氧化应激状态是促进糖尿病创面修复的策略。因此开发具有抗氧化、抗炎、抗菌的多功能水凝胶十分必要。黑磷（BP）具有独特结构和较大体表面积,同时具有光热和光动力能力。通过BP的表面改性,构建4OI的水凝胶递送平台,促进糖尿病创面的快速修复。研究方法:1.通过BP纳米片的表面PEG-SH修饰,改变BP的表面电荷,实现4OI的负载,进而构建可注射的光响应型BP-Gel MA水凝胶。2.采用TEM、AFM、FITR、Zeta电位仪、Raman等对BP、BP-PEG和4OI-BP@Gel进行表征,通过药物释放曲线确定4OI的释放关系。3.通过热成像仪观察4OI-BP@Gel在NIR照射下的光热性能和光稳定性能,通过ESR、DPBF检测4OI-BP@Gel的光动力性能。4.采用琼脂平板实验、SYTO 9/PI以及扫描电镜检测水凝胶的抗菌性能。5.采用ROS、线粒体膜电位、WB以及线粒体检测试剂盒,探究在氧化应激下水凝胶的抗氧化能力和线粒体功能变化。6.构建大鼠糖尿病感染创面模型,通过HE染色、Masson染色、Giemsa染色、免疫荧光以及激光散斑成像,探究水凝胶在体内的促血管形成能力和抗菌能力,评价水凝胶的创面修复效果。研究结果:1.通过TEM、AFM、能谱检测、FITR检测得出PEG-SH和BP NSs成功结合,Zeta电位仪分析发现BP-PEG的负电位趋向中性,BP的FITR的曲线受到PEG的振幅影响波动。SEM显示4OI-BP@Gel具有明显的孔隙结构。释放曲线证实含有BP的水凝胶对4OI具有缓释作用。2.生物相容性检测水凝胶证明其无细胞毒性,成管实验和WB检测4OI-BP@Gel能够促进血管形成。ROS探针以及线粒体膜电位和形态试剂盒检测显示其具有抗氧化和促进线粒体功能恢复的能力。3.红外仪监测发现4OI-BP@Gel在NIR（808nm,1W cm-2,5 min）的照射下,能够在体内体外升温度到50℃以上,反复多次可保持稳定。ESR和DPBF显示其具有明显的光动力效应。4.体外体内抗菌实验显示4OI-BP@Gel在NIR的刺激下具有显著的抗菌效果,抗菌效能大于90%。大鼠的感染性糖尿病创面模型结果显示4OI-BP@Gel能够促进血管再生,增加创面修复的血供,降低创面的炎症水平,促进创面快速修复。结论:本研究成功构建可注射、光响应水凝胶,具有光热、光动力抗菌能力,实现4OI的缓慢释放,达到抗氧化、抗炎、促血管和促进糖尿病感染性创面快速修复的能力,对糖尿病创面感染的逐步治疗策略,可以为糖尿病创面敷料的设计提供一定参考价值。