离子液体功能化水凝胶耦合电刺激高效修复糖尿病皮肤伤口

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慢性伤口指无法通过正常有序的修复过程,及时达到解剖和功能上完整状态的伤口。糖尿病伤口具有高复发率,高截肢率以及高死亡率,是慢性伤口的典型代表。据统计,全世界有超过650万的糖尿病伤口患者,每年的医疗费用超过250亿美元。目前常见的糖尿病伤口的临床治疗方法包括:生长因子应用、皮肤移植、负压伤口治疗、高压氧疗等。这些常规治疗策略的弊端在于治疗时间长、成本高,且不能达到满意的治疗效果。因此,糖尿病伤口的加速和彻底治疗仍面临着巨大的挑战。电刺激(ES)是将电极置于伤口附近或伤口床中以输送低强度电流,由于其安全性、有效性和低成本,吸引了越来越多研究者关注。体外研究表明,外源性ES能增强成纤维细胞和胶质形成细胞的迁移和增殖,促进成纤维细胞分泌多种用于伤口闭合的细胞外基质。体内和临床研究也表明ES疗法对治疗慢性伤口具有积极作用。导电聚合物已被证明可以调节细胞活性,包括促进细胞粘附、增殖、迁移和细胞分化。此外,皮肤是一种电信号敏感组织,具有2.6 m S/cm-1×10-4 m S/cm的电导率值。因此,设计具有导电性的新型伤口敷料将有助于促进慢性伤口愈合过程。水凝胶因其3D网络结构和出色的生物相容性以及能够为伤口提供潮湿环境等特性,被广泛用于伤口治疗。离子液体是在温度低于100℃下呈液体状的有机熔融盐,具有优良的导电性和生物相容性。研究者可以根据反应要求,通过调控阴离子和阳离子来制备性质和功能各异的离子液体,使其具有特定功能。因此,离子液体功能化的导电水凝胶有望与ES结合用于加速慢性伤口愈合。本论文主要研究内容如下:(1)将1-乙烯基-3-氨丙基-咪唑四氟硼酸盐离子液体(VAPim BF4)与丙烯酰胺(AM)共聚以形成稳定的聚离子液体。聚离子液体的氨基与接枝到魔芋葡甘聚糖(KGM)上的丙烯酸的羧基通过酰胺键连接,制备出新型导电水凝胶PIL-KGM。所制备的水凝胶具有高含水量、溶胀率以及优异的生物相容性。功能单体VAPim BF4(含有正电荷)聚合到水凝胶中,给水凝胶提供了优异的抗菌活性,且没有物质释放。在全厚度糖尿病小鼠皮肤缺损实验中,PIL-KGM水凝胶与ES结合比基于电极-ES策略的愈合速率更快,愈合效果更好。因此,这种基于离子液体功能化水凝胶耦合ES的策略可为慢性伤口治疗提供新思路。(2)制备出带正电荷活性基团的双氨基咪唑四氟硼酸盐离子液体:1,1’-(乙基-1,2-)-双-(3-(3-氨丙基))-1H咪唑四氟硼酸盐离子液体(PBAim BF4),将离子液体聚合后与氧化透明质酸(OHA)混合,通过席夫碱反应,制备出新型可注射导电水凝胶(PIL-OHA)。结果表明,所制备的可注射水凝胶具有优良的电导率和机械性能,在不外加抗生素的情况下,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率高达99%。此外,在糖尿病小鼠皮肤模型的治疗中,PIL-OHA水凝胶耦合外源ES(97.66%)的伤口愈合率远远大于商业TegadermTM薄膜组(84.52%)和ES组(62.31%)。
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