烧伤（Burns）是常见的意外伤害，全球每日新增约2.4万例。深度烧伤易引发细菌感染、氧化应激及纤维化瘢痕，严重损害皮肤功能并影响患者的社交与生活质量。现有烧伤敷料虽能辅助伤口护理，但大多聚焦于抗菌或促愈合，缺少对瘢痕形成的干预。
近期，赵峡和韩璐教授团队针对深度烧伤愈合中细菌感染、氧化应激及纤维化瘢痕形成的难题，构建了一种兼具pH响应与“off-on”式释药功能的智能水凝胶（CG/S-P@GMC），其通过纳米酶的pH自适应调控活性氧（ROS）的生成与清除，并通过“off-on”的药物释放方式发挥抗瘢痕作用，显著促进了深度烧伤愈合并抑制了瘢痕的形成。相关研究成果以“Smart hydrogel with pH-switchable nanozymes and off-on drug release: Promoting deep burn healing and minimizing scar formation”为题，发表于《Chemical Engineering Journal》（IF=13.2，TOP期刊）。
该团队通过多步工艺构建了CG/S-P@GMC智能水凝胶：首先通过铜离子与没食子酸的配位反应合成铜-多酚纳米酶（CG），再以复乳法将TGF-β信号通路抑制剂SB431542封装于聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微胶囊（S-P）中，最后将CG纳米酶与S-P微胶囊通过光交联法整合到甲基丙烯酰化明胶（GelMA）和壳寡糖（COS）形成的复合水凝胶基质（GMC）中（图 1A）。该水凝胶可发挥三重功效：①在感染期（弱酸性环境），CG纳米酶通过类过氧化物酶（POD）活性产生ROS清除细菌；②在炎症期期（弱碱性环境），CG纳米酶切换为类超氧化物歧化酶（SOD）和类过氧化氢酶（CAT）活性清除过量ROS，减轻炎症反应；③在增殖期，S-P微胶囊以“三天打鱼，两天晒网”的“off-on”模式释放SB431542，阻断TGF-β信号通路过度激活，抑制成纤维细胞增殖分化与胶原过度沉积，避免瘢痕形成（图 1B）。通过金黄色葡萄球菌感染的大鼠深二度烧伤模型验证体内效果，结果显示CG/S-P@GMC水凝胶可显著降低炎症因子（TNF-α、IL-6）表达、促进血管生成，加速创面愈合（图 2），同时有效减少瘢痕的面积、改善胶原排列，使再生皮肤接近正常组织形态（图 3）。
与以往研究相比：该研究将pH自适应纳米酶与“off-on”释药机制相结合，无需外源刺激即可动态匹配创面愈合不同阶段的需求，在发挥抗菌、抗炎、促愈合的同时可减少瘢痕的形成，为深度烧伤治疗提供了新策略。然而，该研究仍存在一定局限性：水凝胶的机械强度与黏附性有待进一步提升，以满足创面长期保护需求；其在大型动物模型中的疗效及临床转化潜力，还需进一步验证。
图1：水凝胶的制备与抗菌、抗炎和抗瘢痕机制：（A）CG/S-P@GMC的制备流程。（B）CG/S-P@GMC的功能：CG纳米酶可适配创面pH动态变化。在创面感染期通过POD-like活性产生ROS，在创面炎症期通过SOD-like/CAT-like活性清除ROS；SB431542从S-P微胶囊中以类似中国谚语“三天打鱼，两天晒网”的“off-on”模式释放，以预防瘢痕形成。（C）CG/S-P@GMC发挥抗菌、抗炎及抗瘢痕作用，降低TNF-α、IL-6等炎症因子的表达；SB431542通过抑制TGF-β信号通路及成纤维细胞的增殖与分化，实现瘢痕预防。
图2：CG/S-P@GMC对金黄色葡萄球菌感染大鼠深二度烧伤创面愈合的促进作用：（a）感染性深二度烧伤大鼠模型构建及治疗示意图；（b）不同水凝胶处理后创面愈合图像及模拟图；（c）第15天创面组织H&E染色与Masson染色结果；（d）第15天各组VEGF免疫组织化学染色照片；（e）第10天各组IL-6、TNF-α免疫组织化学染色结果；（f）第5、10、15天创面愈合率；（g）第5天VEGF及第10天IL-6、TNF-α半定量分析；（h）创面组织细菌存活率。
图3：CG/S-P@GMC对金黄色葡萄球菌感染大鼠深二度烧伤的抗纤维化瘢痕作用：（a）第21、28天各组瘢痕区域照片及模拟图；（b）不同水凝胶处理后瘢痕组织面积变化；（c）第28天瘢痕组织H&E及Masson染色；（d）第28天瘢痕组织天狼星红染色；（e）第28天瘢痕组织α-SMA免疫组织化学染色照片；（f）第28天表皮厚度统计；（j）胶原沉积量统计；（k）Ⅰ/Ⅲ型胶原比值；（l）α-SMA免疫组织化学半定量分析。
中国海洋大学医药学院2023级硕士研究生杨雪丹为该论文第一作者，赵峡教授和韩璐教授为通讯作者。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171621
【关闭】
