CEJ：西南医科大学口腔医院陈俊良/蔡蕊/陶刚：控释O2和EGCG的双响应水凝胶通过血管生成和免疫调节促糖尿病伤口愈合

糖尿病是一种慢性疾病，其主要特征为胰岛素分泌不足或作用受限，导致血糖水平升高，并引发一系列严重并发症。其中，伤口愈合困难是糖尿病患者面临的最具挑战性的并发症之一。

伤口愈合是一个精细且复杂的过程，包括止血、炎症、增殖和重塑四个关键阶段。然而，对于糖尿病患者来说，伤口愈合往往遭遇诸多障碍，尤其是在感染的早期阶段。高血糖不仅加剧细菌感染，还会导致乳酸和乙酸等代谢产物在伤口处积累，从而降低局部pH值，进而影响愈合环境。

更为严重的是，过量的葡萄糖和代谢产物使活性氧（ROS）持续积累，形成恶性循环。这些过量的ROS不仅加重氧化应激，还导致内皮细胞损伤，进而引发缺氧微环境，阻碍正常的伤口愈合过程。

此外，糖尿病伤口微环境中促炎M1表型长期主导，抑制M1向M2型巨噬细胞转变，进一步阻碍了组织的再生。因此，开发能够响应糖尿病伤口特殊微环境（低 pH 和高 ROS）的智能材料，成为促进糖尿病伤口愈合的关键。

近日，西南医科大学附属口腔医院陈俊良/蔡蕊/陶刚团队在Chemical Engineering Journal （最新IF：13.2）发表题为A pH/ROS dual-responsive hydrogel promotes diabetic wound healing by controlled release of O2 and EGCG to induce angiogenesis and immunomodulation的研究论文，研究报道了一种基于席夫碱和硼酸酯键的pH/ROS双响应水凝胶，该水凝胶可在糖尿病伤口初期独特的低pH和高ROS环境下解离，按需释放纳米颗粒（Hb@PDA）和EGCG。

Hb@PDA可有效改善糖尿病伤口的缺氧微环境，并进一步激活HIF-1α/VEGF信号通路，促进血管生成；与此同时释放的EGCG具有清除过量 ROS以及显著缓解局部炎症的能力，从而为糖尿病难愈伤口提供一种更精准、更智能的治疗策略。

血红蛋白（Hemoglobin，Hb）是一种天然的氧气载体，能够在生理条件下与氧气可逆结合。当氧气水平降低时，Hb会释放氧气，有助于缓解伤口处的缺氧状况。然而，Hb容易被氧化为高铁血红蛋白（methemoglobin，metHb），从而失去携氧能力。

在本研究中，研究人员通过将Hb包裹在聚多巴胺（Polydopamine，PDA）中，合成了Hb@PDA纳米颗粒，有效防止了Hb的自氧化。在此基础上，通过3-羧基-4-氟苯硼酸（3-carboxyl-4-ffuorophenylboronic acid，FPBA）接枝季铵化壳聚糖（Quaternate chitosan，QCS）构建水凝胶的支架材料，氧化结冷胶（oxidized Gellan gum，OGG） 与 QCS 反应形成席夫碱键（pH 响应性），EGCG 与 FPBA 形成硼酸酯键（ROS 响应性），构建了pH/ROS双响应性水凝胶。

在糖尿病伤口初期低pH和高ROS环境下，席夫碱键和硼酸酯键断裂，迅速释放Hb@PDA和EGCG，展现出显著的促血管生成效果和强大的抗氧化能力，并有效调节了巨噬细胞极化。这一创新性水凝胶为促进糖尿病伤口愈合提供了新的治疗策略。

图一、pH/ROS 双响应水凝胶 QOF-EGCG/Hb@PDA 的合成及应用示意图。

在这项研究中，研究人员设计了一种pH/ROS双响应型水凝胶（QOF-EGCG/Hb@PDA），它展现出卓越的组织黏附性、良好的光热抗菌能力、强大的抗氧化和免疫调节能力，以及显著的促血管生成和止血能力。

在糖尿病大鼠模型中，实验进一步验证了该水凝胶在促进上皮再生、胶原蛋白沉积、M2型巨噬细胞极化以及血管生成的显著疗效。通过动物组织转录组学分析、qPCR和WB分析，研究发现QOF-EGCG/Hb@PDA水凝胶能够上调HIF-1α/VEGF信号通路，从而促进血管生成，并加速糖尿病伤口的愈合过程。

综上所述，这种响应低pH和高ROS微环境的智能水凝胶，能按需释放功能物质，从而在糖尿病伤口的治疗中展示出巨大的应用潜力。

参考文献：

[1] Y. Chen, X. Ma, Y. Hu, H. Wang, P. Zhou, X. Tian, H. Wang, Y. He, G. Tao, R. Cai, J. Chen, A pH/ROS dual-responsive hydrogel promotes diabetic wound healing by controlled release of O2 and EGCG to induce angiogenesis and immunomodulation, Chemical Engineering Journal 526 (2025). https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171032.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171032