抗炎抗菌水凝胶应用于糖尿病慢性伤口的研究进展与展望

李奕璇 ,江旭 ,秦梓通 ,李辉 ,刘行 ,王予迪 ,刘晓菲

(1.西安交通大学第一附属医院MED-X 研究院再生与重建医学研究所,陕西西安 710061;2.西安交通大学医学部,陕西西安 710061)

糖尿病是由于胰岛素分泌缺陷或者生物作用受损产生的以高血糖为特征的代谢性疾病,是世界范围内的高发疾病。其中我国患者人数最多,截至2021年4月,我国糖尿病患者数约为1.3亿,且仍有逐渐增加的趋势[1]。糖尿病发展过程中会导致糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病、慢性伤口等多种并发症,其中慢性伤口易累及足部,导致糖尿病足(图1)的发生。如今,已经有25%的糖尿病患者患上足部溃疡[2-3],糖尿病慢性伤口已成为重要的公共卫生问题。

图1 水凝胶处理糖尿病足示意图Fig.1 Schematic diagram of diabetic foot treatment

与普通伤口相比,糖尿病慢性伤口具有发病机制复杂、感染概率高、恢复时间长、复发可能性大的特点[4],严重影响患者的生活质量。正常情况下,皮肤损伤后,通过止血、炎症、增殖、重塑四个阶段促进其愈合。而糖尿病慢性伤口在炎症阶段,炎症细胞功能受损,凋亡异常,炎症介质增加,极易引发伤口感染;在伤口增殖期,胰岛素抵抗、氧化应激水平升高导致伤口难以愈合;在伤口重塑期,细胞凋亡异常和胶原、蛋白生成转化减少及糖尿病神经、血管病变导致患者伤口易发生感染,愈合困难,成为慢性伤口,甚至会导致截肢等严重后果[5-7]。因此,寻找糖尿病伤口的合理治疗手段,促进伤口愈合,减轻患者痛苦并提高患者生活质量已成为全球卫生保健系统面临的重大挑战[8]。

目前已有多种医用敷料用于糖尿病慢性伤口治疗,早期常见的传统敷料包括医用脱脂棉纱布、绷带等,传统敷料能吸收创面渗透物,保持伤口干燥,避免细菌感染,具有一定保护创面的作用。但传统敷料无法与创面发生反应,无法持续提供药物并抑制细菌繁殖,因此创口容易发生感染,甚至有伤口粘连的风险,愈合效率低下[9-10]。因此,已逐渐转向应用人工合成敷料。

人工合成敷料主要以高分子材料为原料,经过物理共混或化学改性等方法制备而成,具有温度、p H响应性等,能依据伤口环境的变化而变化,有利于伤口愈合[11-13]。目前有多孔泡沫、生物相容性膜、功能性水凝胶等人工合成敷料应用于糖尿病慢性伤口的治疗,并取得了显著的治疗效果[14-16],其中水凝胶是一种新型的生物材料。与传统敷料和其他合成敷料相比,水凝胶具有三维网状结构,较强的吸水性能,保持创面的湿润环境,降低感染率优势从而加速伤口愈合;水凝胶具有较高的孔隙率和柔软程度,将功能性聚合物或生物活性物质引入水凝胶的特殊网状结构中,可以实现对慢性伤口微环境的精确调控,同时水凝胶可以降低伤口表面温度,起到一定的镇痛作用。这些优异性为水凝胶应用于糖尿病慢性伤口治疗有巨大优势,受到了研究者的广泛关注[17-19]。

本文系统介绍了抗炎和抗菌水凝胶在糖尿病慢性伤口愈合中的作用,为促进糖尿病慢性伤口愈合新的突破提供依据。

炎症反应是生物体对外部刺激的主动防御反应,但在慢性伤口中,反复的组织损伤会引起细胞因子过度释放、不断刺激和招募免疫细胞至损伤部位,导致过度活跃的炎症反应,阻碍伤口愈合[20-21]。对于常见的抗炎水凝胶,根据抗炎材料的选择,可以分为负载抗炎药物的水凝胶、基于抗炎材料的水凝胶和负载生物成分的水凝胶(图2)。

图2 抗炎水凝胶组成成分的分类示意图Fig.2 Schematic classification of anti-inflammatory hydrogel composition

1.1 载有抗炎药的水凝胶

非甾体类抗炎药(non-steroid anti-inflammatory drug,NSAID)主要通过抑制免疫细胞聚集和血小板聚集来发挥抗炎作用,在临床上广泛用于镇痛和炎症控制[22],但过量使用NSAID 会导致消化性溃疡、肝脏损伤等副作用。通过将NSAID 载入水凝胶,可以使其在局部病灶组织中达到有效的药物浓度,同时降低全身药物浓度,减小副作用[23],控制NSAID 的用量,提高患者依从性[24-25]。

布洛芬是一种常见的NSAID。研究发现,它可以被载入水凝胶中并形成一种可控且高效的抗炎水凝胶。但布洛芬水溶性极低,易于产生结晶,对其在医用敷料中广泛应用有很大限制。为解决这一问题,CHEN 等[26]构建了一种局部输送布洛芬的水凝胶,并利用体外实验评估了该类水凝胶通过皮肤输送布洛芬的能力,有望成为局部递送布洛芬的给药载体。VELASCO 等[27]针对布洛芬的载体开发了一种对pH 敏感的聚合物水凝胶。当pH 发生变化时,凝胶中羧基的解离程度也随之变化,导致凝胶的体积发生不同程度的溶胀或收缩,进而实现对布洛芬释放的精确控制。同时,水凝胶还可以完全防止布洛芬的结晶化,提高载入布洛芬缓释的稳定性[28]。为进一步简化布洛芬在水凝胶中的释放以及提高药效,MAURI等[29]通过酯化反应将布洛芬共价结合到水凝胶基质上,这种酯键可以在生理条件被破坏,克服了以往依赖溶解度来递送药物的难题。在保持布洛芬生物活性的前提下,创新构建了一种抗炎控释体系的水凝胶,该体系通过物理、化学等方法改变结构,使药物在预定时间内自动按某一速度释放并作用于器官或特定靶组织,使药物浓度较长时间恒定地维持在有效浓度范围。

这表明水凝胶可实现药物持续的局部控释,达到用药剂量小、局部浓度高、降低副作用等优势,为糖尿病慢性伤口的原位治疗提供了新的方向。

1.2 基于抗炎材料的水凝胶

基于抗炎材料的水凝胶由天然多糖、蜂蜜等具有抗炎效果的材料合成,这类水凝胶可直接与伤口微环境接触并发生反应,为伤口提供保护和支持环境,同时调节巨噬细胞在促炎和抗炎之间的极化趋势,促进抗炎因子的表达,调节机体的免疫反应,使伤口从抗炎阶段有序过渡到增殖阶段,利于伤口愈合。与负载抗炎药物的水凝胶相比,基于抗炎材料合成的水凝胶不会产生耐药性且过敏反应等副作用更小,具有良好的生物相容性等更多潜在优势[30]。

一些天然来源的材料,如蜂蜜、天然多糖、聚葛根素、车前子等因其优异的生物相容性和环保性而备受关注。其中天然多糖具有出色的抗炎作用,并兼具良好的安全性和保湿性,在伤口保护和愈合方面拥有广阔的应用前景[31-32]。研究表明,sacran水凝胶膜可以改善皮肤屏障功能,调节抗炎细胞因子达到抗炎作用。WATHONI等[33]使用天然多糖sacran制备了物理交联的水凝胶薄膜敷料,该敷料可以维持湿润的伤口环境,减少特异性皮炎模型小鼠中各种细胞因子(如IL-5、IFN-γ和TNF-α)的产生,促进伤口加速愈合。除了天然多糖,蜂蜜作为一种高黏度和高渗透性的天然材料,能够维持适宜的伤口环境并吸收伤口渗出液,同时也具有潜在的抗炎作用[34-36]。ZOHDI等[37]在水凝胶基质中加入了Gelam 蜂蜜,在不同阶段的伤口处观察到促炎因子和炎症反应均减少,表明蜂蜜凝胶在伤口愈合的各个时期都有抗炎作用。天然酚类可以猝灭自由基。HUBER 等[38]利用来自嗜热毁丝霉 (MTL) 的漆酶合成了一种与天然酚类交联的生物活性O-羧甲基壳聚糖 (CMCS) 水凝胶用于伤口敷料,不仅能够控制ROS水平,抑制ROS激活促炎系统,还可以防止水凝胶的微生物定植,有利于加速伤口愈合。与壳聚糖相比,季铵化壳聚糖较壳聚糖具有较高的水溶性,兼具抗菌、抗肿瘤和止血的特性;基质凝胶具有促进血管生成的特性;聚丙烯酰胺具有精确可控的弹性,可以模拟组织的弹性环境。XUE等[39]设计出多功能季铵化壳聚糖-基质胶-聚丙烯酰胺(QCS-M-PAM)水凝胶,该水凝胶通过上调抗炎因子和下调促炎因子可显著促进伤口愈合、胶原沉积并诱导皮肤附件再生。除上述抗炎水凝胶外,一些水凝胶还可通过化学合成或离子间的交联反应制成水凝胶基质,具有明显的抗炎潜力,其中部分两性离子材料由于具有优异的抗炎特性,在伤口愈合方面的应用已受到关注。WU 等[40]合成用于伤口治疗的两性离子硫酸化聚水凝胶,可显著降低炎症反应并调节炎症巨噬细胞,实验表明,两性离子材料可防止大分子有害物质的黏附,而加速伤口愈合。这类型水凝胶具有较高的渗透性、保湿性,直接与伤口接触,可调节伤口处细胞因子的表达,抑制促炎因子,提升伤口的抗炎能力,为伤口提供愈合的微环境,加速伤口愈合,且其耐药性小,安全性高。但是,由于天然材料提取过程中其纯度较低,导致抗炎材料的水凝胶抗炎活性有限,相较于载有抗炎成分的水凝胶,其抗炎能力较弱,因此,可与一些抗炎成分结合,以促进伤口愈合。

1.3 基于生物成分的水凝胶

由于一些生物成分具有出色的抗炎、抗氧化、维持细胞活性及诱导细胞和组织再生的能力,负载生物成分的水凝胶近年备受瞩目。在众多生物成分中,来自人体的生物成分与其他抗炎、抗氧化药物相比具有更高的生物相容性,如果对这些生物成分进行适当的修饰,可以得到抗炎抗氧化能力更强、生物相容性更好、副作用更小的水凝胶材料,该材料可直接与组织进行相互作用,从而达到预期的临床作用。ZHANG等[41]在水凝胶中负载纤维蛋白、骨髓间充质干细胞及核酸物质,证明负载有生物成分的水凝胶可以减少炎症反应、促进慢性伤口恢复,是一种慢性伤口的理想医用敷料。KREIMENDAHL 等[42-43]设计了纤维蛋白交联形成多孔纤维网络制成的纤维蛋白水凝胶,可作为支架促进抗炎巨噬细胞的浸润和聚合,增强血管生成,减少炎症反应,促进伤口再生。TANAKA等[44]将纤维蛋白水凝胶与巨噬细胞补充剂SEW2871相结合,通过该补充剂促进抗炎巨噬细胞的诱导和再生,实现抗炎作用。RUSTAD 等[45-49]制作的水凝胶可以有效促进抗炎巨噬细胞的聚集,是巨噬细胞诱导再生治疗的理想生物材料。骨髓间充质干细胞(BMSCs)可以分化为伤口愈合所需的细胞(成纤维细胞和角质形成细胞等)并分泌生长因子,在糖尿病伤口治疗中具有潜在优势,可以进一步增强抗炎水凝胶在临床治疗中的作用。目前CHEN 等[50]研发出一种由热敏水凝胶制成的多功能交联剂[51],该交联剂可携带BMSCs以治疗糖尿病伤口,促进BMSC的黏附和分化,利于伤口愈合,并可改善糖尿病伤口炎症微环境。此外,还有许多研究证明了核酸物质在糖尿病伤口治疗中拥有良好效果,而纳米药物及其递送系统的发展可为这些核酸物质提供稳定而准确的传递途径[52]。增加miR-223 micro RNAs(miRNAs)会导致巨噬细胞的极化,进一步增强抗炎作用。基于该效应,SALEH 等[53]研发了一种负载miRNA 纳米颗粒的黏性水凝胶,它可黏附在伤口上进行局部免疫调节,在减少促炎标志物方面具有显著效果。组织学分析和定量聚合酶链反应(qPCR)分析表明,装载有miRNA 的纳米黏性水凝胶具有促进伤口良好愈合的潜力。

随着抗炎水凝胶在伤口愈合中的广泛应用,进一步改进抗炎水凝胶的制备工艺、减少抗炎相关副作用并实现持续抗炎作用可能成为水凝胶未来的主要研究趋势之一。

糖尿病慢性伤口与普通皮肤伤口不同,糖尿病患者伤口处的高血糖环境为细菌定植、生长提供了条件,容易引起多源性的混合细菌感染[54]。在临床上,细菌感染通常会使糖尿病患者的伤口化脓、愈合时间延长,甚至诱发败血症[55-56];且随着病原菌耐药性的增加,对感染的治疗难度也随之增加。因此,开发一种能够降低细菌耐药性、调节抗菌药物毒性且安全可控的给药系统迫在眉睫。抗菌水凝胶敷料具有抗菌或抑菌作用,能有效抑制有害微生物的生长,抵抗有害微生物的感染,降低患者感染的风险。根据水凝胶敷料的抗菌机制和携带抗菌药物的不同,水凝胶可分为承载抗生素的水凝胶、基于抗菌材料的水凝胶及载有无机纳米颗粒的水凝胶(图3)。

图3 抗菌水凝胶的分类示意图Fig.3 Schematic classification diagram of antibacterial hydrogels

2.1 载有抗生素的水凝胶

水凝胶具有表面积和体积较大的特殊三维网络结构,可在其网络结构中负载药物分子;同时,水凝胶可缓慢稳定释放负载物,因此,将抗生素与高分子材料制备为抗生素-高分子复合抗菌水凝胶可有效延长抗生素的作用时间[57]。负载抗生素的水凝胶易于在理想位置缓慢稳定释放抗生素,将足够浓度的抗生素直接输送到感染部位,从而达到在局部治愈创伤的同时,克服细菌耐药性增加的问题[58-59]。

环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)、庆大霉素(gentamicin,GEN)以及万古霉素(vancomycin intermediate S.aureus,VISA)都是常用的抗生素,其中CIP因其广谱抗菌作用常被应用于治疗皮肤伤口感染。但过量的CIP也会损伤组织。水凝胶作为一种优良的控释系统,可以很好地控制组织中CIP的用量,达到适量利用CIP治疗伤口感染的目的。MANJU 等[60]发现,在聚乙烯醇条件下聚合氨基苯基硼酸形成的水凝胶可用于装载CIP,使水凝胶具备更强的抗菌能力。随着对抗菌水凝胶的不断研究,水凝胶中纳米结构的引入使其具有高效给药的优势[61]。MARCHESAN等[62]制备了一种由CIP和疏水三肽组成的自组装纳米水凝胶,实验结果证实,CIP 三肽自组装水凝胶对革兰氏阴性菌具有一定的抗菌作用,且对正常成纤维细胞具有较低毒性。光响应水凝胶的应用也为智能抗菌水凝胶的发展提供了新的思路。SHI等[63]开发了一种光响应水凝胶,可通过光刺激智能触发CIP的释放,高效液相色谱检测表明释放的CIP对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用,对伤口抗菌有积极作用。

与CIP 相同,GEN 同样具有显著的抗菌作用。GEZGIN 等[64]制备了含有蜂胶的乙醇提取物和GEN 的三维热敏水凝胶,并利用其三维结构模拟创伤微环境,以评估抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌在药物作用下的生物学活性,结果表明,蜂胶的乙醇提取物和GEN 对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有联合抗菌作用。除CIP 与GEN外,VISA 对于慢性伤口也有不可或缺的作用。在临床上,VISA 一直被公认为是对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的首选药物。LIAO 等[65]将VISA 掺入氧化透明质酸和己二酸二酰肼中,并评估了在该水凝胶中的药物释放和抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的生物活性,结果显示,经过细胞存活率分析,0.01%～1%的VISA 凝胶显示出较强的抗生物膜活性,具有显著的药物释放能力、体外抗菌活性和较小的细胞毒性。为了保持这种安全可控的给药系统局部递送抗生素的有效性,LAKES等[66]通过将VISA 与聚乙二醇单体偶联反应,从而设计出结构骨架与VISA 共价结合的水凝胶以防止创面的感染。这两种载有VISA 的水凝胶都有效地避免了病原体对机体创面的感染,或在生物医疗方面具有巨大的实用潜能。

虽然抗生素的抗菌效果很好,承载抗生素的水凝胶对糖尿病慢性伤口具有显著的治疗效果,但由于近年抗生素的广泛化使用以及滥用,细菌耐药性逐年增强,在制备承载抗生素的水凝胶时,或需引进其他抗菌物质,进而对伤口起协同抗菌效果。

2.2 基于抗菌生物材料的水凝胶

一些生物材料具有固有抗菌性能,能直接与细菌作用,发挥抗菌作用。壳聚糖(chitosan,CS)是一种具有抗菌性能的生物材料。由于CS具有优良的生物相容性、生物降解性、天然抗菌性,基于CS的水凝胶在医药领域的应用前景广阔。然而,由气态氨合成的CS 在力学性能与抗菌性方面还有待改进。LI等[67]简化了CS的合成过程,制备了一种CS物理水凝胶,显著提升了其机械性能。研究显示,与单纯CS水凝胶相比,该水凝胶对革兰氏阳性和阴性细菌的抗菌性能均更强。此外,已证实CS与其他高分子化合物的交联可增强水凝胶的机械性能、生物相容性和抗菌能力。VIEZZER 等[68]提出了一种以CS和可降解聚酯酰胺为原料,在嵌段共聚物网络中制备的水凝胶。结果表明,该水凝胶具有较低的细胞毒性,能促进伤口愈合。此外,CS衍生物往往具有比CS更好的物理或化学性能,因此也被用于抗菌水凝胶的开发。CHEN 等[69]通过羧基-甲基CS与其他化合物的反应,提出了一种微球复合水凝胶敷料,该水凝胶具有抗菌和降解性能,并对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑制作用。研究结果表明,CS衍生物制备的复合水凝胶在抗菌处理方面具有良好的应用前景。

石墨烯是一种仅有单个碳原子厚度的二维碳纳米材料,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)是指石墨经过氧化作用后剥离出来的石墨烯,抗菌性是石墨烯类材料的基本性能之一。由于石墨烯类材料抗菌性能较温和,不足以在较短时间内有效杀灭细菌,因此需要对其进行改性以提高抗菌活性。GO 可通过共价/非共价结合的方式与无机纳米材料、小分子物质、聚合物大分子等进行复合,达到改性目的。改性后的GO/无机纳米复合材料具有较大的比表面积,同时拥有来源于纳米颗粒的多种活性位点,在表面处理、水处理、生物医学等领域显示出广阔应用前景。DARABDHARA 等[70]开发了一种使用抗坏血酸作为还原剂,可将金纳米负载于GO 上的方法,该复合材料对革兰氏阳性、阴性菌均显示强抗菌活性,兼具良好的生物相容性。有机小分子可通过π-π共轭相互作用的方式对GO 进行功能化。YE 等[71]选用了两种季铵盐小分子,分别在π-π共轭相互作用下负载到GO 表面。与单纯季铵盐相比,制备出的复合材料不仅具有细胞相容性,还获得了持久的缓释抗菌活性。聚合物大分子可通过共价结合方式对GO 进行功能化。LI等[72]通过GO 上的环氧基开环反应将聚乙二醇与胍聚合物接枝到GO 表面,发现聚乙二醇的存在极大提高了材料的抗菌性能。碳量子点同样是一种新型碳纳米材料,其经过有机分子表面钝化处理之后,形成以碳为核心,钝化官能团为壳的核-壳纳米结构。SATTARAHMADY 等[73]以抗坏血酸、水和醋酸铜为原料,通过水热法制备出的碳量子点对金黄色葡萄球菌具有很好的近红外光激发抗菌活性。石墨烯作为一种新兴的抗菌碳纳米材料拥有优良的物理、化学、生物学性质,应用前景广泛。然而,由于石墨烯材料对生物体内大分子、细胞、组织器官均有不同程度的毒性,生物安全性尚难保证,且由于制备方法的多样,不同尺寸、表面电荷、官能团均影响石墨烯的抗菌性能,这些问题亟待科学界的进一步探索。

此外,抗菌肽是一类天然抗微生物分子,天然抗菌肽序列冗长、稳定性差、成本高,由抗菌肽和功能性聚合物人工耦合形成的抗菌肽类聚合物兼备抗菌肽的抗菌性和聚合物的功能性,并可降低其细胞毒性、提高其在人体内的稳定性。由抗菌肽类聚合物制备的高分子水凝胶具有生物相容性和可降解性良好、吸水性好、交联速度快、黏附性强、广谱抗菌性能好、不引起细菌耐药性等优点[74-76]。ZHU 等[77]先制备了聚(酯酰胺)(苯乙胺)基水凝胶敷料,通过酰胺化反应将阳离子抗菌多肽连接到水凝胶表面制得抗菌水凝胶敷料,该水凝胶在小鼠肝损伤模型中具有较好的血细胞和血小板黏附能力,止血时间短;在其他测试中表明,该水凝胶具有优异的吸水能力、强大的机械强度、酶促生物降解、良好的血液相容性和细胞相容性。REBECCA 等[78]用双羧酸交联的聚ε-赖氨酸合成出表面具有许多游离胺的水凝胶,随后再与AMPs反应,制得抗菌水凝胶,该水凝胶可有效减少体外黏附的铜绿假单胞菌数量,抑制其生长繁殖。然而,抗菌肽尚存在体外不稳定性、盐敏感性以及对哺乳动物细胞毒性等问题,这限制了其临床应用。

2.3 负载无机纳米粒子的水凝胶

由于具有强大的杀菌能力、较低的细胞毒性和广谱的抗菌性能等优良特性,无机纳米粒子近年来备受关注[79]。随着纳米药物递送系统的广泛应用,各种纳米材料已被尝试用于控制微生物感染和加速伤口愈合[80-82]。Ag、Au、Zn、ZnO 等金属及金属氧化物纳米粒子具有良好的抗菌性能、耐热性和耐药性[83],是可用于制备抗菌水凝胶的主要无机抗菌材料。其中应用最为广泛的是具有抗菌、抗癌、促进伤口愈合、毒性低等多种优势的银纳米粒子[84]。

研究表明,将纳米银包裹在水凝胶中可以实现抗菌效果,但是单一的纳米银释放水凝胶在抗菌性能上受到限制。为了提高抗菌性能,MAO 等[85]将Ag/Ag@AgCl/Zn O 混合纳米结构嵌入水凝胶中,制备的水凝胶在可见光照射下表现出较高的抗菌效率,可加速伤口愈合。伤口受到感染后,细菌的新陈代谢会引起伤口环境的变化,这为金属纳米颗粒的可控释放提供了思路[86];THAKUR 等[87]开发了一种pH 响应控制药物释放的水凝胶,其在p H=7.0时能持续释放银纳米颗粒(silver nanoparticles,Ag NPs)和药物。此外,Ag NPs负载的水凝胶珠比单一的水凝胶珠表现出更好的稳定性和更强的药物释放能力。一直以来,纳米颗粒具有高表面能而倾向于聚集,影响了维持AgNP分散体的稳定性。为了减少银纳米颗粒的聚集,PORTER等[88]首次根据凝胶聚合物的结构和典型的交联机制预制纳米颗粒,预先合成的AgNPs含有可与聚合物基质交联的表面配体,然后在形成海藻酸钙凝胶的过程中将其掺入其中,最终制备的Ag NPs藻酸盐凝胶具有更多优点,如防止Ag NP聚集、抗菌性能优良及材料强度更高等。导电水凝胶因结合了湿组织的优良电子性能和柔软性而成为近年来的热门话题,但通过室温下的快速制备工艺开发导电水凝胶仍然是一个巨大的挑战。HAO 等[89]在常温下合成了具有良好拉伸性能、高导电性、可重复自黏性、高效抗菌性能等多功能的水凝胶,将为新一代柔性电子器件开辟广阔的发展道路。

糖尿病慢性伤口是一种严重的糖尿病并发症,患者局部组织特殊的代谢和炎症改变导致其容易受到细菌感染、氧化应激水平增加且恢复与治疗困难。医用水凝胶敷料的应用为糖尿病慢性伤口的治疗提供了新的思路。本文重点探讨了抗炎和抗菌水凝胶在糖尿病慢性伤口愈合中的作用,强调了水凝胶在糖尿病慢性伤口中的应用潜力,为未来糖尿病慢性伤口的治疗提供系统的理论支持。

相较于传统医用敷料,水凝胶具有较强的吸水性能,能够持续保持创面的湿润环境;由壳聚糖、多肽类等制备得到的水凝胶还可被及时降解,以避免更换敷料时造成二次损伤。水凝胶与伤口的直接接触可以保持伤口湿润,为细胞增殖提供了稳定良好的生长环境。水凝胶在抗炎、抗菌方面具有独特优势,通过自身结构中的特殊成分或者负载具有抗炎、抗菌作用的功能性聚合物或生物活性物质等,可在伤口愈合的各个过程中发挥促进作用。抗炎水凝胶可以有效控制炎症反应,加速伤口愈合从炎症阶段过渡到增殖阶段;抗菌水凝胶可以抑制细菌繁殖,预防和控制伤口感染,促进伤口愈合。此外,水凝胶有较高的孔隙率和柔软程度,在透气性、生物相容性、载药能力和药物连续控释方面也有明显优势。这些优异性能为水凝胶应用于糖尿病伤口治疗带来了巨大优势,受到了研究者的广泛关注。

根据糖尿病慢性伤口的特点,常用的水凝胶敷料可分为抗炎水凝胶、抗菌水凝胶、抗氧化水凝胶、促组织生成水凝胶、降糖水凝胶、多功能水凝胶等。特别是多功能水凝胶,其具有多种治疗功能,能满足伤口多阶段愈合而受到广泛关注。对于不同的糖尿病患者、不同的伤口愈合阶段和状态选择不同类型的水凝胶敷料,进行水凝胶敷料的个性化定制,可以极大地提高糖尿病慢性伤口治疗的效率和准确性。随着诊断技术和治疗需求的增加,多功能智能水凝胶不仅可以调节伤口的微环境变化,还可结合手机等电子平台实时监控伤口,从而实现精确多功能组合疗法,在未来具有重要应用价值。

虽然水凝胶在糖尿病伤口治疗方面取得了一定的研究进展,有望在糖尿病慢性伤口治疗中得到广泛应用,但其仍然存在部分技术问题有待进一步完善。改进水凝胶的制备工艺、改善材料结构可以增强水凝胶的功能性质,联合使用抗炎、抗菌物质可以提高水凝胶的生物活性,减少相关副作用,此类改性将有可能成为未来水凝胶的研究重点。

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