殼聚糖基復(fù)合水凝膠在創(chuàng)傷修復(fù)中的應(yīng)用

張冬英，盧思彤，胡章，李思東，李普旺

(1.廣東海洋大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東 湛江 524001)

皮膚創(chuàng)傷、燒傷、手術(shù)等對(duì)人體有嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楦魺幔w液潴留和對(duì)外源性病原體的保護(hù)都依賴于完整的皮膚屏障功能，在手術(shù)后傷口護(hù)理、燒傷、外部創(chuàng)傷和長(zhǎng)期不愈性潰瘍等多方面都需要?jiǎng)?chuàng)傷敷料。理想的傷口敷料應(yīng)保護(hù)傷口免受細(xì)菌感染，提供濕潤(rùn)和愈合的環(huán)境，以減少疤痕形成的風(fēng)險(xiǎn)，具有生物相容性，可促進(jìn)一系列修復(fù)細(xì)胞增殖、遷移、以及組織重建等[1]。同時(shí)，傷口敷料在使用過(guò)程中也應(yīng)表現(xiàn)出機(jī)械穩(wěn)定性，方便使用和去除，能作為微生物、異物、組織損傷力等外部威脅的屏障[2]。多方面的研究旨在努力開(kāi)發(fā)改進(jìn)臨床相關(guān)治療的方法，達(dá)到控制感染和實(shí)現(xiàn)急性與慢性傷口的更快愈合的敷料。

水凝膠是指一類(lèi)由物理或化學(xué)交聯(lián)形成的三維高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能吸收大量的水分并能保持一定的形狀。其主要特點(diǎn)有：①高分子基質(zhì)以物理或化學(xué)交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中充滿不能自由流動(dòng)的溶劑，表現(xiàn)出彈性或黏彈性的半固體性質(zhì)；②對(duì)溫度及外界條件敏感；③具有溶脹性、脫水收縮性、觸變性、粘合性；④具有易涂展、舒適感、無(wú)油膩、易去除，能吸收組織滲出液，不妨礙皮膚的正常生理作用，具有一定的保水作用而促進(jìn)藥物透皮吸收[3]。殼聚糖(CS)是由甲殼素經(jīng)脫乙酰化后制得的天然聚陽(yáng)離子多糖，具有良好的促進(jìn)創(chuàng)傷愈合、抑制瘢痕形成、凝血性、抑菌性等多種作用，是一種生物相容性好、無(wú)免疫原性、無(wú)刺激性的多功能材料，2001年被美國(guó)FDA確認(rèn)屬于GRAS(通常公認(rèn)為是安全的)物質(zhì)[4]。本文將近年來(lái)殼聚糖通過(guò)物理或化學(xué)方法復(fù)合溫敏性材料、仿生部分等制備的水凝膠膠材料在創(chuàng)傷修復(fù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和討論，為進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究工作奠定基礎(chǔ)。

1 殼聚糖基溫敏性水凝膠

溫敏性水凝膠是眾多環(huán)境敏感水凝膠中被研究最多的水凝膠之一，主要特點(diǎn)是可以響應(yīng)溫度變化而發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變[5]。隨著人們對(duì)生物醫(yī)藥材料要求的提高，進(jìn)一步將溫敏性水凝膠作為凝膠體系的研究更加廣泛，在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。相比傳統(tǒng)水凝膠，溫敏水凝膠應(yīng)用于組織工程、藥物遞送、3D細(xì)胞培養(yǎng)等領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)越性。

1.1 殼聚糖/β-甘油磷酸鹽溫敏水凝膠

殼聚糖有良好生物相容性、低細(xì)胞毒性和生物體內(nèi)可降解性等優(yōu)點(diǎn)。Chenite等[6]提出了一種基于CS/多元醇鹽組合的熱敏性水凝膠的新制備方法，成功將CS溶液與β-甘油磷酸鈉(β-GP)溶液混合，在室溫，pH 7.15 時(shí)不會(huì)發(fā)生溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化，當(dāng)溫度提升至37 ℃時(shí)，可迅速凝膠化。當(dāng)應(yīng)用在體內(nèi)注射時(shí)，液體制劑原位形成凝膠植入。該凝膠系統(tǒng)可用于在體內(nèi)遞送生物活性生長(zhǎng)因子以及組織工程應(yīng)用的細(xì)胞包封基質(zhì)等，屬于一種與生物高度相容的新型熱敏性凝膠體系。

為了防止過(guò)熱、聚焦超聲治療的副作用，Huang等[7]通過(guò)使用CS、β-甘油磷酸鹽和甘油開(kāi)發(fā)了一種雙功能熱敏水凝膠。通過(guò)調(diào)整水凝膠的組成使溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變溫度與生理溫度一致作為熱信號(hào)，獲得優(yōu)化配方即0.5%CS、5%β-甘油磷酸鹽、25%甘油組成的水凝膠具有接近人體皮膚的高聲阻抗，衰減系數(shù)遠(yuǎn)低于人體皮膚，超聲波傳輸從25～55 ℃保持在99%。這些特性確保了該水凝膠具有防止過(guò)熱、聚焦超聲的雙重功能。Liu等[8]通過(guò)殼聚糖-4-硫代丁基脒(CS-TBA)與羥基磷灰石(HA)和β-GP共混，獲得機(jī)械性能較未改性CS更好的溫敏水凝膠。以牛血清白蛋白(BSA)模擬蛋白質(zhì)釋放的結(jié)果表明，CS-TBA/HA/β-GP 相比CS/HA/β-GP水凝膠具有更長(zhǎng)的持續(xù)釋放時(shí)間，這可能與CS-TBA和BSA間形成的二硫鍵有關(guān)。CS-TBA/HA/β-GP水凝膠具有多孔結(jié)構(gòu)，均勻分布的納米羥基磷灰石，適當(dāng)?shù)慕到馑俾屎偷图?xì)胞毒性，在藥物遞送和組織工程的應(yīng)用中有一定的潛力。

硫酸軟骨素在觸發(fā)血管修復(fù)和細(xì)胞遷移中起著重要作用[9-10]。其還具有抗氧化和抗凋亡活性，并在免疫反應(yīng)中如生長(zhǎng)因子活性調(diào)節(jié)和白細(xì)胞募集等發(fā)揮作用[11]。通過(guò)將碳酸氫鈉與β-甘油磷酸酯組合，合成了具有顯著機(jī)械性能和快速凝膠化速率的殼聚糖水凝膠。Alinejad 等[12]為了改善它們的生物學(xué)性能，通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單快速的方法開(kāi)發(fā)了一種主要由殼聚糖與硫酸軟骨素組成的熱敏和可注射水凝膠。通過(guò)評(píng)估包封L929細(xì)胞的活力和代謝活性來(lái)評(píng)估添加硫酸軟骨素對(duì)水凝膠細(xì)胞相容性的影響，其pH和重量摩爾滲透壓濃度接近生理水平并增強(qiáng)溶脹能力，包封的細(xì)胞能夠維持活力和增殖能力長(zhǎng)達(dá)7 d，硫酸軟骨素的添加在無(wú)血清條件下顯著改善細(xì)胞活力。該研究證明，用碳酸氫鈉和β-甘油磷酸酯的組合制備的殼聚糖-硫酸軟骨素水凝膠具有作為熱敏、可注射和生物相容性基質(zhì)的潛力。

氧化纖維素納米纖維(TOCNF)是一種天然材料，具有許多有前景的特性，包括生物相容性和降解性。Nguyen等[13]將不同濃度的TOCNF與CS結(jié)合，通過(guò)與β-甘油磷酸酯之間的相互作用構(gòu)建了一種用于生物醫(yī)學(xué)方面的熱敏可注射水凝膠，這種水凝膠可以在體溫下進(jìn)行溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變。TOCNF的加入縮短凝膠化時(shí)間并增加了孔隙率。與單獨(dú)CS水凝膠相比，這些含有TOCNF的水凝膠在體外和體內(nèi)均顯示出良好的生物相容性。體內(nèi)植入7 d后，發(fā)現(xiàn)CS/TOCNF出現(xiàn)初始輕微炎癥反應(yīng)，隨著時(shí)間推移，這種反應(yīng)在14 d內(nèi)基本消退。水凝膠內(nèi)的細(xì)胞浸潤(rùn)也是顯著的，植入后14 d顯示出活化巨噬細(xì)胞，并具有抗炎和傷口愈合能力。由此表明，添加TOCNF可顯著提高CS水凝膠作為生物醫(yī)學(xué)材料的生物相容性。

1.2 改性殼聚糖溫敏水凝膠

熱敏羥丁基殼聚糖(HBC)是一種殼聚糖衍生物，具有可逆的溫度響應(yīng)特性和生物相容性。Sun 等[14]為了增強(qiáng)熱敏羥丁基殼聚糖(HBC)水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度，添加甲殼素晶須制備熱敏羥丁基殼聚糖/甲殼素晶須(HBCW)水凝膠，HBCW水凝膠顯示出堅(jiān)固的層狀形狀。通過(guò)振蕩應(yīng)力掃描研究了溫度、pH值和NaCl濃度對(duì)HBCW水凝膠機(jī)械強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，HBCW水凝膠在37 ℃，pH 12.0時(shí)可達(dá)到最大剛度(～1 126 Pa)。低pH和高鹽離子會(huì)降低水凝膠的穩(wěn)定性，而幾丁質(zhì)晶須可以增加HBCW水凝膠的應(yīng)力耐受性和相關(guān)的破裂應(yīng)變性。

理想的敷料應(yīng)具有合適的機(jī)械性能、抗感染性和組織相容性好等特征，同時(shí)，醫(yī)生更喜歡能夠?yàn)閭谟咸峁┖线m的濕潤(rùn)微環(huán)境的敷料。為此，Xia等[15]開(kāi)發(fā)了幾丁質(zhì)晶須(CW)/羧甲基殼聚糖納米粒子(CMCS NPs)/熱敏羥丁基殼聚糖(HBC)復(fù)合水凝膠(CW/NPs/HBC-HG)作為治療慢性傷口的敷料。在引入CW時(shí)，復(fù)合水凝膠的凝膠溫度顯著降低和機(jī)械性能增強(qiáng)。在37 ℃下，CW/NPs/HBC-HG的儲(chǔ)能模量(G0)是NPs/HBC-HG的3.6倍。利奈唑胺是一種廣譜抗生素，直接溶于復(fù)合水凝膠的水相中，復(fù)合水凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌活性達(dá)到99%，且維持7 d。當(dāng)重組人表皮生長(zhǎng)因子(rhEGF)被包封到NPs中時(shí)，CW/NPs/HBC-HG水凝膠可提供長(zhǎng)達(dá)5 d的細(xì)胞增殖活性。更重要的是，糖尿病大鼠的慢性傷口愈合模型評(píng)估顯示，CW/NPs/HBC-HG敷料促進(jìn)傷口愈合并加速再上皮化、膠原沉積和血管生成。這些研究結(jié)果表明，CW/NPs/HBC-HG水凝膠是一種有前途的慢性傷口敷料。

聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)在水介質(zhì)中響應(yīng)其低臨界溫度(LCST)附近的溫度變化而經(jīng)歷可逆的水合-脫水。Ngadaonye 等[16]在殼聚糖存在下通過(guò)快速光聚合交聯(lián)PDEAAm來(lái)合成熱響應(yīng)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)敷料。該敷料透明，可透過(guò)水蒸氣，但不可滲透細(xì)菌。它們具有溫度依賴性和溶脹性能，且在低溫下膨脹并變得較少粘合，可調(diào)節(jié)粘附性的這種能力將促進(jìn)從傷口部位、特別是燒傷和供體部位去除的無(wú)創(chuàng)傷方式?？咕钚匝芯孔C明該敷料控制摻入的抗生素釋放的能力，可以通過(guò)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)來(lái)增強(qiáng)傷口愈合能力。

傷口感染一直是一個(gè)常見(jiàn)且高成本的問(wèn)題。溫度敏感性水凝膠因其具有易成型性、易于給藥和在傷口上保持潮濕的局部環(huán)境，被證明是一種合適的敷料候選者。Zhao等[17]成功制備了一種新型負(fù)載β-環(huán)糊精-姜黃素的熱敏性殼聚糖水凝膠，表征其具有多孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)和持續(xù)的姜黃素釋放曲線。在大鼠的傷口感染模型中研究了水凝膠的傷口愈合能力。經(jīng)分析，凝膠復(fù)合物的傷口表現(xiàn)出更高的傷口閉合率，這與觀察到改善組織學(xué)結(jié)果相平行。此外，體外抗微生物、抗氧化、蛋白質(zhì)印跡分析和逆轉(zhuǎn)錄-定量聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)定的結(jié)果表明，水凝膠復(fù)合物具有不同的抗氧化、抗微生物和抗核因子-κB信號(hào)傳導(dǎo)能力。這些結(jié)果表明，這種新型水凝膠是促進(jìn)皮膚傷口愈合的合適候選者。

殼聚糖基熱敏水凝膠被稱(chēng)作為可注射的原位凝膠聚合物。Wang等[18]使用殼聚糖、羥丙基甲基纖維素和甘油制備了一種熱敏性水凝膠，其在pH為6.8～6.9，溫度為37 ℃條件下凝膠時(shí)間為15 min。通過(guò)FTIR、XRD、SEM、流變儀表征該熱敏水凝膠的分子結(jié)構(gòu)、流變行為、內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)等，進(jìn)一步研究其降解性、細(xì)胞毒性及蛋白質(zhì)釋放行為，研究結(jié)果表明，該熱敏水凝膠具有良好的流動(dòng)性、熱敏性、可降解性及低細(xì)胞毒性和可控釋性，顯示出在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛在用途。

2 殼聚糖復(fù)合仿生部分水凝膠

將仿生部分通過(guò)物理或化學(xué)方法引入水凝膠或支架已廣泛賦予創(chuàng)傷修復(fù)敷料的生物學(xué)活性。

2.1 復(fù)合生長(zhǎng)因子水凝膠

合適的微環(huán)境將促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移，這有利于早期傷口愈合并防止炎癥和疤痕產(chǎn)生。Hu等[19]通過(guò)靜電相互作用和二價(jià)螯合，采用羧甲基殼聚糖(CMC)、海藻酸鈉(ALG)和氯化鈣制備一系列雙交聯(lián)無(wú)定形CMC-ALG水凝膠，并進(jìn)一步加載表皮生長(zhǎng)因子(EGF)?？疾炝嗽撍z在流變學(xué)、溶脹性、保水性、EGF釋放和細(xì)胞增殖等性能，表明這種無(wú)定形水凝膠可以促進(jìn)細(xì)胞增殖并加速傷口愈合，顯示出在傷口護(hù)理管理方面很有前景。

脂肪來(lái)源的干細(xì)胞(ASCs)分泌幾種血管生成生長(zhǎng)因子，可用于治療缺血性組織，然而，解離的ASCs移植經(jīng)常導(dǎo)致細(xì)胞快速死亡。Cheng等[20]為了開(kāi)發(fā)一種能夠讓ASCs持續(xù)釋放，用于促進(jìn)血管生成的熱敏性殼聚糖/明膠水凝膠，將熱敏殼聚糖水凝膠中混合明膠，增強(qiáng)了包封ASC細(xì)胞的活力。在體外培養(yǎng)期間，明膠的逐漸降解導(dǎo)致ASC從殼聚糖/明膠水凝膠中持續(xù)釋放。體外傷口愈合測(cè)定顯示，相比殼聚糖水凝膠，包封在殼聚糖/明膠水凝膠中的ASC共培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞顯示出更快的細(xì)胞遷移。另外，在包封ASC的殼聚糖/明膠水凝膠的上清液中發(fā)現(xiàn)更高濃度的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子。使用包封ASC的殼聚糖/明膠水凝膠后，小雞胚胎絨毛尿囊膜測(cè)定和小鼠傷口愈合模型顯示出更高的毛細(xì)血管密度。相對(duì)于單獨(dú)的ASC或包封ASC的殼聚糖水凝膠，在施用包封ASC的殼聚糖/明膠水凝膠后第5 d在傷口組織中也發(fā)現(xiàn)更多的ASC。因此，殼聚糖/明膠熱敏水凝膠不僅維持ASC存活，還能夠持續(xù)釋放ASC用于促進(jìn)血管生成應(yīng)用，從而在治療缺血性疾病方面表現(xiàn)出巨大的臨床潛力。

為了使骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)在慢性傷口的治療中發(fā)揮其全部潛力，Chen 等[21]開(kāi)發(fā)了基于生物相容性多功能交聯(lián)劑的溫度敏感性水凝膠，并用于遞送BMSC，來(lái)改善傷口的慢性炎癥微環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)水凝膠與BMSCs結(jié)合處理傷口后，載有BMSCs水凝膠組中觀察到明顯更大的傷口收縮。組織學(xué)和免疫組織化學(xué)結(jié)果證實(shí)，該治療通過(guò)促進(jìn)肉芽組織形成、血管生成、細(xì)胞外基質(zhì)分泌、傷口收縮和再上皮化來(lái)促進(jìn)糖尿病皮膚傷口的快速愈合。這些結(jié)果表明載有BMSC的水凝膠可能是治療糖尿病潰瘍的有希望的治療策略。

促進(jìn)血管生成治療法具有生成側(cè)支血管系統(tǒng)的潛力，是治療肢體嚴(yán)重缺血的有效途徑。熱響應(yīng)性水凝膠可以為藥物的持續(xù)釋放提供原位儲(chǔ)庫(kù)，并為包封的活性物質(zhì)提供保護(hù)和內(nèi)聚。人間充質(zhì)干細(xì)胞(hMSCs)在體內(nèi)、體外具有強(qiáng)烈的血管生成潛力，去鐵胺(DFO)是促血管生成缺氧誘導(dǎo)因子-1α途徑的藥理學(xué)活化劑，已在體內(nèi)有效顯示出促血管生成的效果。Hastings等[22]將hMSC和DFO與熱響應(yīng)性殼聚糖/β-甘油磷酸鹽水凝膠結(jié)合，起到可注射、多模式促血管生成治療劑的作用，用于治療肢體嚴(yán)重缺血。該凝膠在33 ℃開(kāi)始進(jìn)行熱凝膠化，并在7 d內(nèi)提供持續(xù)生物活性DFO的釋放，同時(shí)允許包封hMSC的存活、增殖和遷移。包封在含有100 μmol/L DFO殼聚糖熱響應(yīng)水凝膠中的hMSC顯示出VEGF表達(dá)上調(diào)。水凝膠中hMSC和DFO的組合導(dǎo)致生物活性協(xié)同增強(qiáng)，該熱敏性水凝膠復(fù)合制劑顯示出在治療肢體嚴(yán)重缺血的顯著潛力。

Zhu等[23]為了開(kāi)發(fā)出良好的真皮替代品，成功制備了模仿人體細(xì)胞外基質(zhì)的水凝膠，可用于組織工程皮膚支架。通過(guò)使用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶作為交聯(lián)劑，將透明質(zhì)酸(HA)和羧化殼聚糖加入到人類(lèi)膠原(HLC)中來(lái)合成水凝膠，可用于組織工程皮膚支架。研究證明，水凝膠具有良好的生物相容性，可以有效地防止外部細(xì)菌侵入傷口，減少炎癥反應(yīng)，且該水凝膠是柔軟且多孔的材料，在皮膚修復(fù)、藥物遞送、軟骨治療和其他組織工程應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的潛力。

2.2 復(fù)合多肽水凝膠

我國(guó)海洋生物資源豐富，大量海產(chǎn)品中含有結(jié)構(gòu)獨(dú)特、功能強(qiáng)大的天然活性物質(zhì)。每年新發(fā)現(xiàn)的海洋多肽類(lèi)化合物在海洋天然產(chǎn)物中占有很大的比例，是海洋活性物質(zhì)研究的重要組成部分。越來(lái)越多的研究表明，這些活性產(chǎn)品具有促進(jìn)傷口愈合、止血、抗菌等功能，有望開(kāi)發(fā)出多種新型天然海洋功能材料。

多肽SIKVAV是一種衍生自層粘連蛋白A蛋白鏈的肽，并顯示出多種生物活性。Lin等[24]發(fā)現(xiàn)SIKVAV肽能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和分化，還可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的血管形成，并介導(dǎo)缺血組織的血運(yùn)重建。研究表明SIKVAV肽是一種有前途的功能單元，可以與底物結(jié)合，改善血管生成和細(xì)胞粘附能力。血管生成和再上皮化是皮膚傷口愈合的關(guān)鍵因素。Chen等[25]報(bào)告了SIKVAV肽-共軛殼聚糖水凝膠的仿生片段，可以促進(jìn)皮膚再生。體外研究發(fā)現(xiàn)這種肽綴合的水凝膠顯著促進(jìn)BMSC粘附和增殖。在體內(nèi)該水凝膠加速傷口收縮。皮下植入實(shí)驗(yàn)和H&E染色結(jié)果顯示肽修飾的殼聚糖水凝膠顯著促進(jìn)新血管的形成。此外，Masson染色顯示許多新生膠原纖維出現(xiàn)在肽-共軛水凝膠組中，而在對(duì)照和殼聚糖水凝膠組中僅發(fā)現(xiàn)少量新生膠原纖維。同時(shí)，肽-殼聚糖水凝膠組快速上皮化，而對(duì)照和殼聚糖水凝膠需要更多時(shí)間才能完成。這些結(jié)果表明，SIKVAV 肽能顯著改善殼聚糖在血管生成和皮膚再上皮化中的功能。

Chen等[26]研究了SIKVAV肽在體外可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞的細(xì)胞增殖和遷移，膠原合成以及多種生長(zhǎng)因子分泌的能力。隨后，進(jìn)一步研究了SIKVAV肽修飾的殼聚糖水凝膠促進(jìn)體內(nèi)皮膚傷口中生長(zhǎng)因子的分泌[27]。結(jié)果表明，SIKVAV肽修飾的殼聚糖水凝膠可用于傷口敷料和皮膚傷口的治療，是有希望的合成生物材料，用于治療皮膚傷口。

Liu等[28]以微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(MTGase)為催化劑，將膠原肽(COP)分子接枝到殼聚糖氨基上，得到水溶性殼聚糖-膠原肽(CS-COP)衍生物。再通過(guò)CS-COP的氨基與氧化魔芋葡甘聚糖(OKGM)的活性醛基之間發(fā)生席夫堿反應(yīng)制備得該復(fù)合水凝膠。這種新型水凝膠樣品具有清晰穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，研究了添加OKGM對(duì)該水膠凝的凝膠時(shí)間、溶脹行為、水蒸發(fā)速率和凝血能力的影響。該水凝膠顯示出良好的溶脹能力、適當(dāng)?shù)谋Ｋ芰土己玫哪芰?。此外，?xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性。因此，該水凝膠具有作為傷口敷料應(yīng)用的潛力。

臨床上需要對(duì)糖尿病患者的慢性傷口進(jìn)行更有效的治療，糖尿病通常涉及內(nèi)皮功能障礙，因此，靶向再上皮化可以改善當(dāng)前治療的效果。Xiao等[29]提出了一種來(lái)自血管生成素-1的整合素肽QHREDGS作為糖尿病傷口治療的治療候選者，通過(guò)研究證明在體外QHREDGS肽促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞粘附和集體遷移，以及通過(guò)Akt和MAPKp42/44途徑對(duì)H2O2應(yīng)激的存活。在體內(nèi)，固定在殼聚糖-膠原水凝膠上的QHREDGS肽通過(guò)加速再上皮化和肉芽組織形成而促進(jìn)糖尿病傷口愈合。在正常和糖尿病人原代角質(zhì)形成細(xì)胞和db/db糖尿病小鼠模型的研究結(jié)果證明了QHREDGS肽在治療糖尿病傷口中的潛力。

3 殼聚糖復(fù)合其他材料水凝膠

Chen等[30]利用氧化海藻酸鹽(OAlg)和羧甲基殼聚糖(CMCS)的醛和氨基之間的席夫堿反應(yīng)來(lái)凝膠化，通過(guò)乳液交聯(lián)法制備負(fù)載四環(huán)素鹽酸鹽(TH)的明膠微球(GMs)，然后整合到OAlg-CMCS水凝膠中以制備抗菌和可生物降解的復(fù)合水凝膠敷料，用于藥物遞送和傷口愈合。隨著微球比例從10～40 mg/mL的增加，復(fù)合敷料表現(xiàn)出較短的膠凝時(shí)間和較低的溶脹比，以及較高的機(jī)械強(qiáng)度。特別是含有30 mg/mL四環(huán)素鹽酸鹽的明膠微球復(fù)合水凝膠敷料，在治療細(xì)菌感染方面具有廣闊的前景。

在傷口愈合的過(guò)程中非常需要多功能的敷料，包括抗感染、抗氧化和促進(jìn)傷口愈合過(guò)程等，然而其設(shè)計(jì)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。Zhao等[31]開(kāi)發(fā)了一系列基于季銨化殼聚糖-g-聚苯胺(QCSP)和苯甲醛官能化的可注射導(dǎo)電自愈合水凝膠，研究發(fā)現(xiàn)這些水凝膠具有良好的自愈合性、電活性、自由基清除能力、抗菌活性、粘合性、導(dǎo)電性、溶脹率和生物相容性。

Noori等[32]為了克服傳統(tǒng)傷口敷料的限制而努力開(kāi)發(fā)現(xiàn)代傷口敷料。智能納米復(fù)合水凝膠就是合適的候選者。他們采用凍融法制備了蜂蜜負(fù)載PVA/殼聚糖/蒙脫土響應(yīng)納米復(fù)合水凝膠，并作為一種新型傷口敷料系統(tǒng)，進(jìn)一步研究評(píng)估了其物理、機(jī)械、溶脹和釋放行為。研究了以蜂蜜為藥物模型的合成納米復(fù)合水凝膠的形態(tài)和性質(zhì)。通過(guò)X射線衍射法證實(shí)了納米復(fù)合材料的剝落形態(tài)。20 ℃和37 ℃時(shí)在各種pH下進(jìn)行溶脹研究，結(jié)果表明，溫度升高導(dǎo)致膨脹增加，pH值達(dá)到2時(shí)出現(xiàn)最大膨脹。在相同條件下也研究了蜂蜜的體外釋放，相應(yīng)的結(jié)果表明在較高pH值下蜂蜜釋放速率更快。MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在納米復(fù)合水凝膠系統(tǒng)中沒(méi)有表現(xiàn)出細(xì)胞毒性，抗菌活性的研究表明，該系統(tǒng)的抗菌活性超過(guò)99%。體內(nèi)研究結(jié)果證實(shí)了該復(fù)合水凝膠系統(tǒng)的傷口愈合能力。研究結(jié)果表明所提出的納米復(fù)合水凝膠系統(tǒng)的特性是使其成為傷口敷料的理想選擇。

一氧化氮(NO)是一種參與多種生物信號(hào)通路的內(nèi)源性分子。在低濃度(皮摩爾至納摩爾)下，NO具有調(diào)節(jié)功能，如促進(jìn)血管舒張、傷口愈合、細(xì)胞增殖、抑制血小板粘附和聚集等。在較高的濃度(微摩爾至毫摩爾)下，NO具有抗腫瘤和抗菌作用[33]。因此，NO被認(rèn)為是傳統(tǒng)抗菌藥物的有前途的替代品。NO是一種自由基，設(shè)計(jì)藥物以受控的空間和時(shí)間產(chǎn)生治療量的NO仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。Pelegrino 等[34]將NO供體S-亞硝基谷胱甘肽(GSNO)摻入到熱響應(yīng)性Pluronic F-127(PL)-殼聚糖水凝膠中，方法簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)可行。通過(guò)掃描電子顯微鏡、流變學(xué)和差示掃描量熱法對(duì)該水凝膠進(jìn)行表征。結(jié)果表明，該水凝膠具有光滑的表面、熱響應(yīng)行為和良好的機(jī)械穩(wěn)定性。含有GSNO的PL/CS水凝膠在NO釋放和GSNO擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，在適合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的濃度下持續(xù)釋放NO/GSNO，并且未發(fā)現(xiàn)釋放NO的水凝膠在具有抗菌作用的濃度范圍對(duì)Vero哺乳動(dòng)物細(xì)胞有毒。因此，GSNO-PL/CS水凝膠是局部遞送NO的合適生物材料，可用于傷口愈合、抗菌等方面。

堿性化學(xué)灼傷可引起角膜的氧化損傷，這可能導(dǎo)致視力喪失或失明。Tsai等[35]研究表明，外源性天然抗氧化劑可能是角膜傷口愈合的潛在治療方法，然而，眼部生物利用度低和停留時(shí)間短是局部施用抗氧化劑的限制因素。阿魏酸(FA)是一種天然酚類(lèi)化合物，是一種極好的抗氧化劑。他們研究FA在氧化應(yīng)激下角膜上皮細(xì)胞(CECs)中的作用，并評(píng)價(jià)使用含有FA的熱敏殼聚糖水凝膠進(jìn)行角膜傷口愈合的可行性。結(jié)果表明，含有FA的水凝膠可以降低CECs的炎癥水平和細(xì)胞凋亡。在兔角膜堿燒傷模型中，加載FA的水凝膠可促進(jìn)角膜傷口愈合。由此表明，負(fù)載FA的水凝膠可能在治療角膜堿燒傷中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

4 總結(jié)與展望

隨著醫(yī)療服務(wù)水平的提高，人們對(duì)創(chuàng)傷修復(fù)敷料的要求也越來(lái)越高。水凝膠獨(dú)特的生物化學(xué)性質(zhì)和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了廣泛的應(yīng)用，包括局部藥物輸送、組織工程、藥物緩釋等。殼聚糖因具有創(chuàng)傷修復(fù)、止血、抑菌等性能而使殼聚糖基水凝膠成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)，但是CS水凝膠的成膠時(shí)間、機(jī)械性能、藥物釋放等還很難進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而達(dá)到實(shí)際滿足人體需要的智能水平。因此，進(jìn)一步提升水凝膠的相關(guān)性能，實(shí)現(xiàn)相對(duì)精準(zhǔn)的控制，是今后研究的方向。同時(shí)，殼聚糖基水凝膠大多數(shù)基于膠原蛋白、納米纖維、多肽等用于控制釋放或細(xì)胞增殖、分化而開(kāi)發(fā)的，其顯示出作為藥物基質(zhì)的巨大潛力，有待進(jìn)一步的去研究與開(kāi)發(fā)。