兰州大学肖建喜教授团队 CEJ：一步法合成原位银纳米颗粒可注射抗菌胶原蛋白水凝胶用于加速糖尿病伤口愈合

2024-01-08 来源：高分子科技

全球有5亿以上的糖尿病患者，其中三分之一患有慢性、容易感染的伤口，可能导致截肢等严重后果，是一个非常严峻的医疗挑战。治疗复杂的糖尿病伤口，需要良好活性的生物支架，以促进伤口修复，同时也需要优异抗菌功能的药物。胶原蛋白具有高生物相容性和生物活性，开发针对多重耐药菌的银纳米颗粒-胶原蛋白抗菌敷料为治疗糖尿病伤口提供了希望。然而，传统方法存在细胞毒性、步骤繁琐、不经济环保等问题。

近日，兰州大学肖建喜教授团队报告了一种生物相容的一步交联和还原策略，制备了含原位生成银纳米颗粒的可注射抗菌胶原水凝胶，用于糖尿病伤口治疗。通过将牦牛I型胶原蛋白与银离子（Ag⁺）混合并置于可见光下照射，成功一步制备了胶原蛋白-银纳米颗粒（Col I/AgNPs）水凝胶，无需额外的交联剂和还原剂(图1)。胶原蛋白与银离子之间发生了特殊的氧化还原反应，通过协同作用，在交联胶原蛋白的同时，将Ag⁺还原为AgNPs，并将AgNPs稳定地分散在胶原蛋白水凝胶中(图2)。Col I/AgNPs水凝胶具有优异的生物相容性和可注射性、增强的生物活性以及广谱的抗菌能力。糖尿病全层皮肤伤口的动物实验表明，Col I/AgNPs水凝胶可以建立高效的抗菌屏障，减少细菌在伤口处的繁殖(图3)；并作为生物活性再生支架，显著加速了伤口闭合、上皮化、肉芽组织发育以及胶原蛋白沉积(图4)。Col I/AgNPs水凝胶作为先进的皮肤修复敷料，在糖尿病伤口治疗以及组织工程和再生医学等领域具有巨大的应用潜力。

图1. 一步法制备多功能胶原蛋白水凝胶，实现银离子交联胶原蛋白并同时原位合成银纳米颗粒。

图2. 胶原蛋白-银纳米颗粒复合水凝胶的合成与表征。

图3. 胶原蛋白-银纳米颗粒复合水凝胶在糖尿病全层伤口中形成抗菌屏障。

图4. 胶原蛋白-银纳米颗粒复合水凝胶治疗糖尿病伤口的性能评价。

该研究为开发可注射抗菌胶原蛋白水凝胶开辟了一条新的绿色高效的途径，以“One-step fabrication of an injectable antibacterial collagen hydrogel with in situ synthesized silver nanoparticles for accelerated diabetic wound healing”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上（DOI: 10.1016/j.cej.2023.148288）。论文的第一作者是兰州大学博士研究生付彩虹，通讯作者为兰州大学肖建喜教授。该论文得到了国家自然科学基金和甘肃省重点研发计划的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148288

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（责任编辑：xu）

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