糖尿病傷口具有復(fù)雜的微環(huán)境,包括長時間的細菌感染導(dǎo)致形成細菌生物膜、活性氧過表達導(dǎo)致氧化應(yīng)激、持續(xù)炎癥反應(yīng)、血管生成受損等,通常難以愈合,給患者帶來巨大的痛苦,并給醫(yī)療系統(tǒng)帶來沉重的負擔(dān)。因此,亟需建立一種促進感染性糖尿病傷口愈合的多功能平臺。微針貼片可以以無痛和微創(chuàng)的方式穿透物理屏障,將治療成分有效地遞送到感染性糖尿病傷口部位,已被廣泛用于糖尿病傷口修復(fù)。此外,外源性電刺激可以通過加速糖尿病傷口部位的細胞增殖和遷移、促進血管生成和膠原蛋白沉積從而加速傷口愈合過程。但現(xiàn)有的電刺激設(shè)備過于笨重不方便攜帶,且一般需要專業(yè)人員操作,不方便大面積應(yīng)用。摩擦納米發(fā)電機可以收集機械能轉(zhuǎn)化為電能,由于具有小型化、柔韌性、耐磨性、輕質(zhì)性和低成本等特點,已經(jīng)作為一種可穿戴的自供電電源得到了廣泛的應(yīng)用。
在這項工作中,該課題組致力于設(shè)計一種集成負載TA@ZnO微粒的多功能微針貼片(TZ@mMN)和摩擦納米發(fā)電機(TENG)的多功能自供電微針裝置(TZ@mMN-TENG),用于加速感染性糖尿病傷口愈合。TZ@mMN是通過兩步工藝制備的。首先,將TA@ZnO微粒、導(dǎo)電聚合物聚苯胺(PANI)、交聯(lián)劑PEGDA和光引發(fā)劑Irgacure 2959超聲分散到甲基丙烯酰明膠(GelMA)溶液中,通過紫外光交聯(lián)得到負載TA@ZnO微粒的導(dǎo)電GelMA水凝膠微針尖。然后將帶負電荷的透明質(zhì)酸和TA@ZnO微;旌先芤号c帶正電荷的殼聚糖季銨鹽和PANI聚合物混合溶液依次沉積,制備了負載TA@ZnO微粒的導(dǎo)電微針襯底。TZ@mMN不僅可以穿透物理屏障并輸送單寧酸和鋅離子到感染性糖尿病傷口,而且還可以清除傷口部位過多的活性氧以減輕氧化應(yīng)激,殺死細菌和消除細菌生物膜。TENG可以收集生物力學(xué)運動并將其轉(zhuǎn)化為電刺激,然后通過TZ@mMN將電刺激遞送到感染性糖尿病傷口部位。體外實驗表明,TZ@mMN-TENG可以顯著促進成纖維細胞和人臍靜脈內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。動物實驗表明,TZ@mMN-TENG可以清除糖尿病傷口中的細菌;降低TNF-α和IL-6的表達,緩解炎癥反應(yīng);增強CD31和VEGF的表達,促進血管生成;促進表皮重塑和膠原沉積,加速感染性糖尿病傷口愈合。因此,TZ@mMN-TENG在促進糖尿病傷口修復(fù)方面具有巨大的潛力。
原文鏈接: Weikun Li, Zonghao Liu, Xin Tan, Ning Yang, Yanling Liang, Diyi Feng, Han Li, Renqiang Yuan, Qianli Zhang, Ling Liu, and Liqin Ge. All-in-One Self-Powered Microneedle Device for Accelerating Infected Diabetic Wound Repair. Advanced Healthcare Materials, 2024, 2304365.
DOI: 10.1002/adhm.202304365
https://doi.org/10.1002/adhm.202304365
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