【摘 要】
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目的:慢性创面是糖尿病常见并发症之一,可导致截肢甚至死亡等严重后果。血管生成障碍和感染是糖尿病创面难愈合的两个重要原因。在此,本研究开发了具有促血管生成和抗菌特性的多功能水凝胶用于促进糖尿病创面愈合。方法:采用CCK-8、transwell迁移实验和血管形成实验评估去铁胺和纳米铜对人脐静脉内皮细胞功能的影响。克隆形成实验验证纳米铜的抗菌性能。采用离子交联法形成海藻酸水凝胶。对载药水凝胶形态、凝胶时
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.81974289）；
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目的:慢性创面是糖尿病常见并发症之一,可导致截肢甚至死亡等严重后果。血管生成障碍和感染是糖尿病创面难愈合的两个重要原因。在此,本研究开发了具有促血管生成和抗菌特性的多功能水凝胶用于促进糖尿病创面愈合。方法:采用CCK-8、transwell迁移实验和血管形成实验评估去铁胺和纳米铜对人脐静脉内皮细胞功能的影响。克隆形成实验验证纳米铜的抗菌性能。采用离子交联法形成海藻酸水凝胶。对载药水凝胶形态、凝胶时间、含水量、溶胀比、药物释放、流变、压缩及生物降解等进行表征。CCK-8、细胞活死染色和溶血实验评估水凝胶的生物相容性。划痕实验、transwell迁移实验和血管形成实验检测载药水凝胶对血管内皮细胞功能的影响。活性氧检测试剂盒检测载药水凝胶对细胞活性氧形成的影响。采用细菌克隆形成实验、细菌活死染色、细菌生物膜形成实验评估载药水凝胶抗菌性能。采用糖尿病C57BL/6小鼠创面模型验证载药水凝胶对创面愈合的作用;统计不同时间点创面大小;创面组织病理学检测验证载药水凝胶对创面闭合、胶原纤维沉积、血管形成、活性氧含量及炎性反应的影响;免疫组织化学染色验证水凝胶对创面组织血管内皮生长因子和低氧诱导因子1α表达的影响。结果:去铁胺和纳米铜协同增强人脐静脉内皮细胞增殖、迁移和血管生成。纳米铜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能呈剂量依赖性。采用钙离子交联法制备含去铁胺和纳米铜的海藻酸水凝胶。扫描电镜结果显示水凝胶表面光滑,具有多层、相互连接的多孔结构;含水量约为97%,溶胀率约为3700%;在12 h达到DFO释放峰值,在24 h达到Cu-NPs释放峰值;可承受80%的压缩应变而未见明显结构损伤;流变学检测其存储模量大于损失模量,表明具有固体性质。降解实验验证了水凝胶的生物可降解性。生物相容性评估表明该水凝胶生物相容性良好。搭载DFO和Cu-NPs的水凝胶显著促进人脐静脉内皮细胞迁移和血管形成并抑制活性氧生成。抗菌性能评估结果显示其能有效抗菌。动物实验显示该水凝胶显著加速糖尿病创面闭合,促进胶原纤维沉积和血管生成,抑制活性氧形成和长期炎症的发生;去铁胺和纳米铜协同刺激创面组织血管内皮生长因子和低氧诱导因子1α表达。结论:搭载去铁胺和纳米铜的钙离子交联海藻酸水凝胶通过增强血管生成和抗菌显著促进糖尿病创面愈合,该水凝胶在难愈性糖尿病创面中具有很高的临床应用潜力。
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