糖尿病伤口愈合是临床慢性伤口护理的重要挑战，存在愈合缓慢和致残率高等问题，这与其高糖和高pH微环境、持续炎症和严重细菌感染紧密相关。如何有效地抗菌和抗炎，并改善不利于伤口愈合的高糖和高pH微环境这一根源，对加速糖尿病伤口愈合具有重要意义。中国海洋大学医药学院、山东省糖科学与糖工程重点实验室赵峡教授团队，设计合成了一种基于金属有机框架化合物（Zn-MOF）共负载葡萄糖氧化酶（GOx）和精氨酸（Arg）的纳米反应器水凝胶（AZG-Gel）。AZG-Gel一方面可通过GOx响应性降低伤口局部的高血糖，并生成葡萄糖酸降低伤口的pH，改善不利于伤口愈合的高糖和高pH微环境。另一方面可通过Arg级联反应原位消耗H2O2并产生气体治疗分子NO，下调促炎性因子TNF-α、IL-6和上调抗炎因子IL-4调节伤口炎症，并促进血管生成和胶原沉积。另外，AZG-Gel还可通过持续释放Zn2+发挥抗菌作用，并抑制生物膜的形成（图1）。
该研究基于内源性改善（降低葡萄糖和pH）和外源性抵抗（抗菌和抗炎）相结合的“安内攘外”策略，为糖尿病伤口水凝胶敷料的开发提供了新的思路。另外，AZG-Gel应用于创面时的pH变化特性，有望制备成“比色创可贴”实现糖尿病伤口的“可视化”治疗（图2）。 相关成果最近以“A Zn-MOF-GOx-based Cascade Nanoreactor Promotes Diabetic Infected Wound Healing by NO Release and Microenvironment Regulation”为题，发表于《Acta biomaterialia》（IF=9.7，TOP期刊）。中国海洋大学医药学院2021级硕士研究生相广丽为该论文第一作者，赵峡教授为通讯作者。
图1：纳米反应器水凝胶（AZG-Gel）的制备与重塑糖尿病伤口微环境、抗菌和抗炎机制。（A）AZG凝胶的制备示意图。（B）AZG凝胶的级联反应原理：GOx催化葡萄糖生成葡萄糖酸和H2O2；精氨酸（Arg）消耗H2O2产生NO。（C）AZG-Gel中的GOx降低局部葡萄糖浓度和pH值，重塑糖尿病伤口微环境。Zn-MOF在低pH下解聚释放Arg，原位消耗H2O2和产生NO，调节伤口炎症并促进血管生成；持续释放Zn2+发挥抗菌作用。将改善内部伤口微环境（降低葡萄糖和pH）和从外部促伤口愈合（抗菌和抗炎）相结合的策略，有效促进糖尿病感染伤口的愈合。
图2：AZG-Gel促进糖尿病伤口愈合的机理及可视化治疗潜力
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.05.015