Fluolab【JACS】抗菌、抗氧化、抗炎及组织修复！新型干细胞外泌体水凝胶治疗糖尿病伤口修复，促使组织再生
简介
糖尿病慢性伤口易发生严重皮肤坏死和细菌感染，过量的活性氧（ROS）和持续炎症进一步阻碍愈合。本研究开发了一种自适应释放干细胞来源外泌体的多功能水凝胶（Exo-Gel），旨在加速耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病伤口修复。该水凝胶采用胆碱磷酸酯（CP）基团实现外泌体的固定，同时干扰细菌膜以产生抗菌效果，并通过硫缩酮（TK）连接剂的ROS响应释放外泌体，从而优化伤口微环境，促进组织再生。
摘要
糖尿病患者的慢性伤口治疗一直是临床难题，尤其是MRSA感染加剧了炎症反应并阻碍愈合过程。本研究提出的Exo-Gel通过胆碱磷酸酯固定干细胞来源外泌体，并利用硫缩酮连接剂实现ROS响应的自适应释放，以同时发挥抗菌、抗氧化、抗炎及组织修复的功能。在MRSA感染的糖尿病大鼠模型中，Exo-Gel表现出显著的抗菌活性，加速了伤口修复。该方法无需外部干预，具有较高的实用性和临床转化潜力。
研究结果与讨论
水凝胶的制备与表征
Exo-Gel的基质由透明质酸（HA）衍生物构成，其通过席夫碱反应形成交联结构。在优化过程中，采用不同质量分数的OHA-TK-CP与HA-ADH溶液混合，以获得最佳的凝胶化时间、膨胀能力及力学性能。实验证明，15%质量分数的OHA-TK-CP是最佳方案，能够实现快速水凝胶形成、稳定的机械性能和良好的自愈能力。
内在抗菌性能
Exo-Gel的抗菌性能主要依赖于CP基团与细菌膜的相互作用。体外实验表明，Exo-Gel对MRSA、E. coli和S. aureus的杀菌率均超过95%。扫描电镜及荧光染色进一步证实，Exo-Gel能有效破坏细菌膜结构，导致细胞质泄漏和细菌死亡。这一特性使得Exo-Gel在无抗生素的情况下仍具备良好的抗菌能力，有助于防止伤口感染。
ROS清除与自适应外泌体释放
Exo-Gel利用硫缩酮连接剂实现对ROS的清除和外泌体释放。DPPH自由基实验和过氧化氢降解实验显示，该水凝胶具有显著的抗氧化能力，并能根据ROS水平调节外泌体释放速度。在高ROS条件下，外泌体释放效率达85%，确保有效促进组织修复。
生物相容性与止血性能
细胞实验表明，Exo-Gel对NIH-3T3细胞无明显毒性，并具有良好的血液相容性。在大鼠肝脏出血模型中，Exo-Gel表现出卓越的止血性能，其止血效果可与商业止血材料媲美。 
抗炎机制
Exo-Gel可通过外泌体调控巨噬细胞的极化过程，减少炎症因子的释放。与单独的外泌体或水凝胶相比，Exo-Gel能更有效地降低TNF-α水平，提高IL-10表达，同时促进M1型巨噬细胞向M2型转化，从而改善伤口微环境。
结论
Exo-Gel是一种无需外部组分或操作的自适应水凝胶，具备抗菌、抗氧化、抗炎及组织修复等多重功能。在MRSA感染的糖尿病伤口模型中，该水凝胶显著提高了愈合速度，减少了炎症反应，并促进了组织再生，展现出广阔的临床应用前景。
这项研究展示了一种创新性的伤口治疗策略，为慢性糖尿病伤口提供了一种有效的治疗方法。未来的研究方向可包括进一步优化其临床应用，探讨更多病理条件下的适应性，以及扩大其在其他类型慢性伤口中的应用潜力。