糖尿病患者的創(chuàng)面由于高血糖和氧化還原失衡，容易復(fù)發(fā)潰瘍和無法愈合，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。傷口中過量的活性氧(ROS)會(huì)破壞蛋白質(zhì)和核酸，激活炎癥，抑制免疫，從而阻礙修復(fù)。越來越多的證據(jù)表明，利用微環(huán)境中的高氧化應(yīng)激和調(diào)節(jié)ROS水平來克服修復(fù)障礙已成為治療慢性糖尿病傷口的突破。水凝膠具有良好的生物相容性和可設(shè)計(jì)性，是智能ROS調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了ROS在糖尿病皮膚損傷過程中的作用，包括誘導(dǎo)氧化損傷、加重炎癥和免疫失衡、降解細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)、抑制新生血管和抑制神經(jīng)修復(fù)。然后，討論了基于水凝膠平臺(tái)的ROS調(diào)節(jié)策略。工程水凝膠通過外部刺激，如光、超聲波和電，或傷口中高血糖、氧化應(yīng)激和酸度的微環(huán)境，甚至在特定的時(shí)空環(huán)境中雙向調(diào)節(jié)ROS水平。此外，概述了ROS調(diào)控的水凝膠在糖尿病創(chuàng)面愈合過程中的治療和修復(fù)潛力，指出了目前糖尿病創(chuàng)面治療領(lǐng)域的不足，并對(duì)未來進(jìn)行了展望。

文章重點(diǎn)介紹了基于水凝膠平臺(tái)的ROS調(diào)控策略，包括通過外源光、電、聲刺激或內(nèi)源葡萄糖、pH、H?O?等響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)ROS的定向升高（抗菌）或清除（抗炎、促修復(fù)）。水凝膠作為智能載體，可負(fù)載抗氧化酶、金屬納米酶、天然多酚、氣體分子等功能組分，兼具ROS響應(yīng)性與組織再生促進(jìn)能力，構(gòu)建出“抗菌-抗炎-修復(fù)”一體化微環(huán)境重塑系統(tǒng)。

圖1 糖尿病創(chuàng)面ROS的發(fā)病機(jī)制及水凝膠的ROS調(diào)控策略和治療效果

圖2 糖尿病創(chuàng)面產(chǎn)生、清除和雙向調(diào)節(jié)ROS的水凝膠設(shè)計(jì)方案

本文進(jìn)一步總結(jié)了ROS調(diào)控水凝膠在糖尿病傷口治療中的多重療效，包括抗菌、抗炎、恢復(fù)線粒體功能、緩解缺氧、促進(jìn)血管與神經(jīng)再生，甚至實(shí)現(xiàn)毛囊等皮膚附件的再生。盡管該策略展現(xiàn)出廣闊前景，但仍面臨材料穩(wěn)定性、ROS調(diào)控精準(zhǔn)性、降解-再生同步性及臨床轉(zhuǎn)化等挑戰(zhàn)。未來需結(jié)合單細(xì)胞組學(xué)、3D生物打印與智能傳感技術(shù)，推動(dòng)其向個(gè)性化、可視化、閉環(huán)治療方向發(fā)展。

圖3 ROS調(diào)節(jié)水凝膠在糖尿病創(chuàng)面愈合中的多功能治療作用

最后，作者指出，ROS調(diào)控水凝膠在糖尿病傷口治療中仍面臨物理性能弱、降解與再生不同步、ROS調(diào)控難精準(zhǔn)、生物學(xué)機(jī)制不清、多組織協(xié)同修復(fù)難、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)反饋缺失及臨床轉(zhuǎn)化門檻高等挑戰(zhàn)；未來需通過溫度敏感設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、ROS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、單細(xì)胞組學(xué)解析、3D生物打印與傳感技術(shù)融合，構(gòu)建“感知-反饋-調(diào)控”閉環(huán)系統(tǒng)，打通產(chǎn)學(xué)研醫(yī)一體化路徑，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到臨床的跨越。

圖4 挑戰(zhàn)與前景

https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c01705