近日,华侨大学材料科学与工程学院程红伟团队联合广西医科大学梁小流团队,在化工材料领域知名期刊《Chemical Engineering Journal》(影响因子 12.5,中科院工程技术一区 TOP 期刊)发表题为《Programmable stimuli-responsive natural self-assembling hydrogel dressing enables synergistic therapy of diabetic drug-resistant bacterial wounds》的研究论文。该工作是团队继在《Aggregate》《Advanced Healthcare Materials》发表系列成果后,在中药天然小分子自组装生物制造与慢性创面治疗领域取得的又一重要突破,为糖尿病耐药菌感染创面的精准协同治疗提供了全新的材料设计策略。

糖尿病慢性难愈创面是全球公共卫生领域的重大临床挑战,其病理机制复杂,耐药菌感染、持续过度炎症、氧化应激失衡与组织修复障碍相互交织,形成 “感染 - 炎症 - 修复失败” 的恶性循环,临床缺乏高效的一体化治疗方案。传统水凝胶敷料多采用 “高分子载体负载药物” 的设计模式,普遍存在载体潜在生物安全性风险、功能单一、药物释放可控性不足等局限,难以同时应对创面的多重病理特征。
针对上述临床难题,研究团队立足中药天然小分子的超分子自组装特性,以中药大黄的核心活性成分 —— 大黄酸(Rhein)为自组装骨架,负载临床常用广谱抗生素环丙沙星,成功构建了一种 pH/ROS 双响应的无载体复合自组装水凝胶敷料 RHE@Cip。该水凝胶无需额外高分子载体,仅通过氢键、π-π 堆积等非共价相互作用即可自发形成三维纳米纤维网络,兼具良好的生物相容性、适宜的力学强度与创面微环境响应型控释特性,可精准响应糖尿病创面的酸性、高 ROS 病理特征释放药物。
研究系统验证了 RHE@Cip 水凝胶的协同治疗效应与作用机制:体外实验证实其对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、大肠杆菌均具有强效广谱抗菌活性,并可通过抑制 NF-κB 促炎信号通路、激活 NRF2/HO-1 内源性抗氧化通路,诱导巨噬细胞由促炎 M1 型向修复型 M2 型极化,同步实现抗菌、抗炎、抗氧化三重药理功效。在糖尿病小鼠耐药菌感染创面模型中,该水凝胶可显著降低创面细菌负荷,重塑局部免疫微环境,促进血管新生与胶原有序沉积,11 天创面闭合率达 93.6%,接近正常皮肤的愈合水平。转录组测序进一步从全基因组层面揭示了水凝胶多通路协同调控创面修复的分子网络。
该研究创新性地践行 “以药为材” 的设计理念,突破了传统 “载体 - 药物” 敷料的设计范式,利用天然小分子自身的药理活性与自组装特性,实现了单一材料体系的多靶点协同治疗,为智能创面敷料的研发提供了新思路,也为中药活性成分的生物材料化应用开辟了新路径。
下一步,研究团队将基于该水凝胶技术成果,持续推进制备工艺优化、规模化生产验证与临床前安全性评价,加快推动该创面修复敷料的临床转化研究,力争为难治性糖尿病足溃疡、术后感染创面、慢性烧伤等临床难题提供安全高效的新型治疗方案。
该项工作的通讯作者是华侨大学程红伟副教授、广西医科大学梁小流博士,研究得到了国家自然科学基金、广西自然科学基金、华侨大学科研启动基金等项目资助。
