糖尿病傷口存在高感染風險、微血管損傷、愈合遲緩等難題,濫用抗生素易誘發耐藥菌。蘭州大學周平研究團隊構建FeCDs@MSN@PCH(FMP)多功能溫敏水凝膠,整合納米酶化學動力學、聚多巴胺光熱療法與姜黃素生物活性,實現三重協同抗菌、抗炎促愈合,為糖尿病慢性感染創面提供新型敷料方案。相關成果以“A Polysaccharide-Based Iron-Curcumin Carbon Dot Hydrogel Dressing with Photothermal and Nanozyme Catalysis for Infected Wound Healing”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
FMP合成流程與抗菌機制:

制備的FeCDs水溶性優異,相較于姜黃素發生紫外吸收藍移;常溫儲存14天熒光穩定性良好,在乙醇/水中電位分別為?2.54 mV、?13.42 mV:

FTIR證實FeCDs保留姜黃素活性結構;MSNs粒徑40–50 nm,比表面積665.917 m2/g;PCH水凝膠具備5–20 μm多孔結構,抗壓強度隨PDA濃度升高增強,30 min達到溶脹平衡。雙層緩釋體系實現長效釋藥,14天累積釋放率僅47.1±6.9%。

FeCDs具備優異類過氧化物酶活性,可催化產生ROS、消耗細菌抗氧化GSH;50 μg/mL FeCDs處理后,細菌蛋白大量滲漏,破壞細菌膜結構。細胞實驗證明FeCDs濃度≤100 μg/mL 時,L929細胞存活率>80%,生物相容性良好;聯合近紅外光照后,材料抗菌活性進一步提升。

殼聚糖與β-甘油磷酸體積比1:1為最優凝膠配比;添加PDA可縮短凝膠時間,最高由420 s降至220 s;500 μg/mL PDA水凝膠經808 nm激光照射10 min,升溫至43 ℃,兼顧抗菌效果與皮膚安全,且5次光照循環后光熱性能穩定。

FeCDs呈濃度依賴性抗菌:50 μg/mL濃度下,對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、變形鏈球菌抑菌率分別達99.1%、98.2%、99.0%;生物膜抑制率最高73%,成熟生物膜清除率最高 88.3%。活死細菌染色證實,FMP+近紅外組細菌大量死亡,紅色熒光顯著增多,協同殺菌效果最優。
成功構建糖尿病小鼠模型,造模后小鼠血糖>16.7 mmol/L;創面炎癥因子檢測顯示,FMP+近紅外組IL-1β、COX-2表達分別下調30.2%、26.0%,強效抑制炎癥。
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治療14天后,該組創面完全閉合,膠原纖維大量沉積;組織染色證實創面表皮結構完整,且心、肝、脾、肺、腎無病理損傷,生物安全性優異。
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總 結
該研究成功制備水溶性鐵摻雜姜黃素碳點,依托介孔二氧化硅-殼聚糖雙層緩釋水凝膠,憑借化學動力學+光熱+生物活性三重協同作用,高效清除耐藥菌、降解生物膜、抑制炎癥,溫和光熱條件下加速糖尿病創面修復,在慢性難愈傷口臨床治療中具備極高應用潛力。
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# 糖尿病傷口愈合
相關文獻:
Zhipeng Li, Xinyuan Wang, Hao Wu, Hong Zou, Ting Meng, Shaokai He, Yameng Song, Genxi Dong, Yingjie Zhang, Lin Lv, Yun Zhang, and Ping Zhou. A Polysaccharide-Based Iron-Curcumin Carbon Dot Hydrogel Dressing with Photothermal and Nanozyme Catalysis for Infected Wound Healing.ACS Applied Materials & Interfaces202618 (19), 28196-28211
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.6c05677
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