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四川大學孫勇/華西口腔韓向龍 ACS Nano：光熱驅動的殼聚糖修飾二硫化鉬納米片構建可注射共組裝凝膠治療感染性傷口
2024-09-24  來源：高分子科技

  隨著再生醫(yī)學的不斷進步，二維納米材料二硫化鉬（MoS2）因其特殊的物理和化學性質在生物醫(yī)學領域引起了廣泛關注。單層或少層的MoS2納米片展現(xiàn)出較好的生物安全性、高比表面積、優(yōu)異的光熱轉換效率以及抗菌和類酶活性。然而，由于MoS2較高的表面能，使其難以剝離成超薄層狀結構，因此如何有效制備并保持其穩(wěn)定性和功能性成為了一個關鍵挑戰(zhàn)。研究表明，天然多酚化合物能夠與MoS2緊密結合，有助于液相剝離過程中的分散穩(wěn)定性，還能防止納米片的氧化。此外，陽離子聚合物如殼聚糖可以通過靜電作用進一步增強MoS2納米片的穩(wěn)定性，并協(xié)同提升其抗菌性能。因此，通過將多酚改性的殼聚糖作為“結構穩(wěn)定劑”和“分子交聯(lián)劑”，結合超聲波分散技術，有望提高納米片在溶液中的穩(wěn)定性和生物相容性，并以此為基礎構建近紅外響應的可注射水凝膠。這種水凝膠具備潛在的濕粘附性和自愈合特性，能夠為感染傷口提供長效保護，并為組織再生創(chuàng)造有利微環(huán)境。


  近期，四川大學生物醫(yī)學工程學院/國家生物醫(yī)學材料工程技術研究中心孫勇研究員和華西口腔醫(yī)院院長韓向龍教授報道了一種光熱響應的可注射自愈合水凝膠。研究團隊采用分步共組裝技術，首先利用化學改性的殼聚糖（CSH）作為結構穩(wěn)定劑，在超聲波作用下剝離并重組MoS2納米片，形成均勻分散且具有良好生物相容性的MoS2@CSH納米片復合物。這種復合材料不僅增強了傳統(tǒng)MoS2的光熱轉換效率與類酶活性，還提升了其抗菌性能和自由基清除能力。此外，多酚殼聚糖還被用作分子交聯(lián)劑，通過氫鍵和多酚間的多重交聯(lián)反應加速了水凝膠的形成，使其具備近紅外響應特性和快速自愈合功能。

圖1.殼聚糖穩(wěn)定的 MoS2 納米片工程化光熱可注射共組裝水凝膠制備的示意圖。


  實驗結果顯示，所制備的MoS2@CSH水凝膠能夠顯著消除細菌并促進感染傷口處的新血管生成。具體而言，MoS2@CSH水凝膠表現(xiàn)出良好的生物相容性和血液相容性，其細胞遷移抑制率低于純MoS2，表明殼聚糖的引入有效緩解了MoS2的細胞毒性問題。此外，該水凝膠還促進了成纖維細胞的增殖和遷移，有助于肉芽組織的形成和再上皮化過程。通過CD31免疫組化染色顯示，MoS2@CSH水凝膠處理后的傷口組織中新生血管的數(shù)量和質量均優(yōu)于對照組，顯示出更強的促血管生成能力。這種基于近紅外光熱效應的可注射水凝膠展現(xiàn)出了治療感染傷口的巨大潛力。光熱效應不僅能夠產(chǎn)生高溫和活性氧物質（ROS），從而破壞細菌細胞膜，還能進一步增強水凝膠的抗菌效果。這些積極的效果共同證明了MoS2@CSH水凝膠在感染傷口愈合中的應用潛力。 


  這項研究以“Engineering injectable co-assembled hydrogel by photothermal driven chitosan-stabilized MoS2 nanosheets for infected wound healing”為題發(fā)表于《ACS Nano》上。孫勇研究員和韓向龍教授為該文的共同通訊作者，四川大學生物醫(yī)學工程學院博士生王培磊和華西口腔博士生吳婧雯為文章的共同第一作者。研究得到了國家自然科學基金（32271419, 32071352）的支持。

 

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c08883

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（責任編輯：xu）
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