Bioact Mater：控释麦芽糖酸镓抗菌水凝胶泡沫敷料用于慢性伤口感染控制

慢性伤口已成为世界范围内日益严重的医疗保健问题，其挑战之一是由细菌或其他微生物定植引起的伤口感染。在慢性伤口中，皮肤物理屏障的长期破坏伴随着局部蛋白质、聚糖和脂质的变性，为细菌粘附和生长提供了一个营养丰富的环境。细菌感染在持续炎症阶段阻滞了伤口愈合，显著延缓了慢性伤口的结构重建和功能恢复。此外，感染引起的伤口恶化和坏死可能导致下肢截肢或严重的慢性伤口并发症，包括全身性败血症。

细菌感染和生物膜的形成诱导了伤口部位的持续炎症，导致活性氧(ROS)和基质金属蛋白酶(MMPs)的过量产生。升高的氧化应激和高浓度的蛋白水解酶会阻碍细胞生长、细胞外基质重建和顺序血管生成，从而大大延迟伤口愈合。因此，需要有效控制感染的一线创面敷料来实现慢性伤口的加速和改善愈合。

目前减轻慢性伤口细菌感染的方法包括使用一种或多种抗菌剂，使用智能生物材料刺激ROS和MMPs的受控产生，以及设计具有定制纳米结构的生物材料，以实现靶向免疫调节和抗污染活性。在此，研究者研究了一种新的抗菌剂，麦芽糖酸镓(GaM)，以对抗慢性伤口感染，因为它显示出较少的细菌耐药性发展的机会，促进局部和全身用药，并有可能促进伤口愈合。GaM在水和脂质中都具有高溶解度，这有利于其在不同介质中的运输，并干扰铁依赖性代谢活动，如基因表达和DNA复制。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.08.044

近日，来自美国德克萨斯大学的研究者们在Bioact Mater杂志上发表了题为“Antimicrobial hydrogel foam dressing with controlled release of gallium maltolate for infection control in chronic wounds”的文章，该研究揭示控释麦芽糖酸镓抗菌水凝胶泡沫敷料用于慢性伤口感染控制。

慢性伤口感染的有效治疗对于改善患者预后和预防严重并发症(包括全身性感染、发病率增加和截肢)至关重要。目前的治疗方法，包括抗生素给药和抗菌敷料，受到日益普遍的抗生素耐药性和患者对所给药物的敏感性的挑战。先前的研究已经证明了一种新的抗菌剂——麦芽糖酸镓(GaM)的潜力;然而，高爆裂释放从GaMloaded水凝胶纱布需要经常更换敷料。为了满足这一需求，研究者开发了一种基于水凝胶泡沫的伤口敷料，其中含有gam微球，用于持续感染控制。

电喷涂制备GaM负载PLGA微球示意图及微球粒径和GaM负载比的调制

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.08.044

首先，研究者确定了GaM对两株慢性伤口金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC和MBC)。MIC未显示GaM对真皮成纤维细胞的显著不良反应，表明选择性指数可接受。为了实现GaM的缓释，采用电喷涂法制备了具有不同释放动力学的微球。系统研究了微球的装载量和微球尺寸对释放动力学的影响，结果表明，微球尺寸越大，GaM的装载量越小，GaM的释放时间越长。

通过抑制区试验，对负载gam的水凝胶敷料的细胞相容性和抗菌活性进行了评价。建立了马远端肢体伤口模型，并利用该模型在体内验证了gam负载水凝胶泡沫的有效性。这种抗菌水凝胶泡沫敷料显示出对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)感染的潜力，并控制GaM的释放，以改善慢性伤口愈合。

建立马远端肢体模型和具有代表性的创面照片

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.08.044

综上所述，研究者成功地在多孔水凝胶泡沫中加入了负载gam的微球，制成了负载gam的抗菌水凝胶泡沫。微球大小、GaM负载和微球浓度调节了GaM的释放曲线，以满足敷料应用期间持续抑制细菌的要求。体外实验表明，含gam的水凝胶泡沫没有细胞毒性，并证实了其抗菌活性。体内研究评估了这种gam负载水凝胶泡沫在新型伤口愈合模型中的功效，并证明了与作者体外研究一致的积极作用。保留水分平衡控制维持的功能，抗菌水凝胶泡沫敷料抑制细菌感染。进一步的研究可能会集中在更全面的评估细菌对GaM的耐药性和这种抗菌敷料的体内疗效上。尽管如此，这种抗菌水凝胶泡沫敷料已被证实是一种有效的候选物，可以控制细菌感染，加速感染慢性伤口的愈合，预防蜂窝织炎或败血症。(生物谷 Bioon.com）

参考文献

Ziyang Lan et al. Antimicrobial hydrogel foam dressing with controlled release of gallium maltolate for infection control in chronic wounds. Bioact Mater. 2024 Sep 10:42:433-448. doi: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.044.