一种杂合纳米酶增强的自适应糖肽水凝胶敷料及其制备方法与应用

本发明属于生物医用生物材料，具体涉及一种杂合纳米酶增强的自适应糖肽水凝胶敷料及其制备方法与在糖尿病创面修复中的应用。

背景技术：

1、糖尿病是一类高发的慢性代谢性疾病，其并发症多且危害严重，其中糖尿病慢性创面是最常见且最难治愈的并发症之一，主要包括糖尿病足溃疡、下肢慢性溃疡及术后难愈创口等。由于患者长期处于高血糖状态，创面局部通常伴随持续感染、氧化应激过度激活、慢性炎症失衡、血管生成障碍及细胞外基质重塑异常等复杂病理改变，导致创面长期停滞于炎症期，难以顺利进入增殖和重塑阶段，严重时甚至引发组织坏死、截肢等不良后果，给患者生活质量和医疗负担带来巨大影响。

2、目前，临床针对糖尿病慢性创面的传统治疗手段主要包括清创、抗感染、降糖药物干预及常规敷料覆盖等，但上述方法多只能起到对症缓解或短期干预作用，且常受限于血糖波动、多重耐药菌感染及药物不良反应等问题，难以从根本上改善创面局部高糖、感染及氧化应激并存的复杂病理微环境。因此，亟需开发一种能够同时调控高糖、感染和氧化应激，并可提供类细胞外基质微环境支持的新型创面修复体系，以满足糖尿病慢性创面高效修复的临床需求。

3、近年来，糖肽水凝胶因兼具多糖和多肽组分，具有良好的生物相容性、类细胞外基质结构及可调控的生物活性，在创面修复领域受到广泛关注。该类材料不仅能够为细胞黏附、迁移和增殖提供支撑微环境，还可通过结构设计引入一定的免疫调节和促修复功能。尤其是来源于天然多糖和生物活性肽的糖肽水凝胶，在生物安全性、可降解性及组织相容性方面具有明显优势。然而，现有糖肽水凝胶在应对糖尿病创面高糖波动、持续感染及氧化应激等复杂病理环境时，仍缺乏对创面微环境的精准、自适应及分阶段调控能力，难以实现从早期控菌抗炎到后期组织再生的连续干预。

4、为提升水凝胶敷料功能，研究者尝试在基体中引入金属离子、纳米颗粒、酶及其他活性分子，以增强其抗菌、抗氧化、促血管生成或降糖性能。例如，葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖消耗，从而缓解局部高糖状态；金属基纳米材料可通过类酶催化反应调节活性氧水平；气体信号分子硫化氢（h2s）则具有抗炎、抗氧化和促血管生成作用，有助于创面后期修复。然而，现有外源活性组分在水凝胶中的应用仍面临诸多问题，例如与基体相容性不足、分散不均、界面结合较弱、功能组分易泄漏、催化活性易衰减，以及难以实现与创面修复进程相匹配的时序释放等，从而限制了其实际应用效果。

5、杂合纳米酶作为一种新型多组分功能纳米平台，由金属离子、配体、生物分子及纳米颗粒等协同构建，兼具结构可设计性和功能多样性，在抗菌、氧化还原调控、免疫调节和组织再生等方面展现出良好的应用前景。若将其与自适应糖肽水凝胶有机结合，有望构建兼具局部贴附、稳定支撑与多靶点微环境调控功能的一体化创面修复体系。然而，目前针对糖尿病慢性创面的相关研究中，仍缺乏一种能够同时实现高糖响应、早期抗菌、后期抗炎抗氧化、促巨噬细胞m2极化、促血管生成及胶原有序重塑，并兼具良好可注射性、组织黏附性、自修复性和生物安全性的多功能糖肽水凝胶敷料。

6、因此，开发一种能够在糖尿病慢性创面复杂微环境中稳定贴附、持续发挥作用并实现分阶段动态调控的杂合纳米酶增强自适应糖肽水凝胶敷料，已成为糖尿病慢性创面修复领域亟待解决的关键技术问题。本发明针对现有技术中创面敷料功能单一、微环境调控能力不足以及活性组分与水凝胶基体协同性差等技术瓶颈，提出将杂合纳米酶与自适应糖肽水凝胶网络有机结合，构建兼具局部降糖、抗菌、抗氧化、抗炎、促巨噬细胞m2极化、促血管生成及促胶原重塑功能的多功能一体化创面敷料，以满足临床对高效、安全、智能糖尿病慢性创面修复材料的迫切需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种杂合纳米酶增强的自适应糖肽水凝胶敷料及其制备方法与应用，以解决现有糖尿病慢性创面敷料在高糖、细菌感染、氧化应激、慢性炎症及血管生成受损等复杂病理微环境下功能单一、微环境调控能力不足、活性组分易失活或释放不可控，以及难以兼顾局部贴附、力学稳定性和组织再生促进作用等技术问题。

2、 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：以mns为内核、co2+/2-甲基咪唑（2-mim）和葡萄糖氧化酶（god）为壳层构建杂合纳米酶（mns@zg），并将其引入由氧化海藻酸钠（osa）、ε-聚赖氨酸（pl）和温敏性f127组成的糖肽水凝胶网络中，通过动态席夫碱键、氢键及金属配位等多重相互作用自组装形成杂合纳米酶增强的自适应糖肽水凝胶敷料（mns@zgf gel）。

3、 其中，所述 mns@zg 杂合纳米酶中的god可催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸和h2o2，进而在 mn2+和 co2+参与下触发类芬顿反应，放大活性氧（ros）水平，以实现创面早期的高效抗菌作用；随着局部酸化程度增加，内核mns进一步释放h2s，从而在创面修复后期发挥抗炎、抗氧化、促血管生成及免疫调控作用，形成早期ros杀菌、后期h2s促修复的级联调控机制。

4、 本发明提供的mns@zgf gel在低温条件下具有良好的流动性和可注射性，在体温条件下可快速原位成胶，能够与不规则创面表面紧密贴附，并具有良好的力学稳定性、自修复能力和可控降解性能，可作为糖尿病慢性创面的局部修复敷料持续发挥治疗作用。

5、 本发明提供的 mns@zgf gel 具有显著的抗菌作用。pl可赋予水凝胶基质一定的内源性抗菌性能，进一步引入 mns@zg 杂合纳米酶后，可通过 god 介导的葡萄糖氧化和ros 放大作用进一步增强抗菌活性。平板培养结果表明，在葡萄糖存在条件下，mns@zgfgel 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出显著抑制作用，杀菌率接近99%，从而能够降低感染性糖尿病创面的早期细菌负荷。

6、 本发明提供的 mns@zgf gel 具有良好的细胞相容性及促细胞迁移能力。以人脐静脉内皮细胞为模型进行划痕实验表明，mns@zgf gel 处理后细胞迁移明显加快，在培养24 h 后表现出较高的迁移率，说明该水凝胶能够促进内皮细胞迁移，为创面血管新生和组织再生提供有利条件。

7、 本发明提供的 mns@zgf gel 具有抗氧化和细胞保护作用。在h2o2诱导的氧化应激模型中，mns@zgf gel 可显著降低 l929 细胞内 ros 水平，并减轻氧化应激引起的细胞损伤、提高细胞存活能力，表明其能够在感染控制后进一步调节创面中过量的氧化应激，为后续组织修复提供适宜的氧化还原微环境。

8、 本发明提供的 mns@zgf gel 具有抗炎及免疫调节作用。所释放的 h2s 能够参与调节巨噬细胞炎症表型；raw264.7 巨噬细胞实验表明，经 mns@zgf gel 处理后，m1 型巨噬细胞标志物 cd86 表达降低，而 m2 型巨噬细胞标志物 cd206 表达升高，说明该材料能够抑制促炎性巨噬细胞表型并促进修复型巨噬细胞极化，从而有利于慢性炎症消退和促再生免疫微环境形成。

9、 本发明提供的 mns@zgf gel 还具有良好的止血性能。体外全血凝血实验表明，该水凝胶能够降低血液凝固指数；在 sd 大鼠肝脏出血模型中，mns@zgf gel 可明显减少出血量，其止血作用主要得益于水凝胶对组织表面的快速黏附、创面封闭以及多孔网络对血液和凝血组分的局部富集，因此可进一步满足创面敷料对快速封闭和早期止血的需求。

10、 本发明进一步提供所述 mns@zgf gel 在制备用于糖尿病慢性创面、尤其是感染性糖尿病创面修复材料中的应用。动物实验表明，该水凝胶可显著促进感染性糖尿病创面闭合，第14天创面闭合率超过90%，明显高于 pbs 对照组，显示出优良的创面修复效果。

11、 本发明提供的 mns@zgf gel 能够实现感染性糖尿病创面的分阶段协同修复，通过早期降低细菌负荷实现感染控制，随后抑制炎症因子表达并促进巨噬细胞向修复型表型极化，同时增强血管新生、再上皮化及胶原有序沉积，最终促进细胞外基质重塑和创面组织结构恢复。

12、 本发明通过将葡萄糖响应性杂合纳米酶与动态自适应糖肽水凝胶相结合，建立了“局部高糖消耗-早期 ros 抗菌-酸化诱导 h2s 释放-抗氧化/抗炎和免疫调节-血管生成及细胞外基质重塑”的多阶段协同调控过程，使治疗功能能够更好地匹配糖尿病感染创面由感染控制、炎症消退到组织再生和重塑的不同修复阶段。

13、有益效果

14、 与现有技术相比，本发明提供的杂合纳米酶增强自适应糖肽水凝胶敷料具有如下有益效果：

15、其一，通过动态席夫碱键、氢键及金属配位共同构建稳定三维水凝胶网络，使mns@zgf gel兼具可注射性、组织黏附性、自修复性、力学稳定性及可控降解性，能够适应糖尿病慢性创面的复杂病理环境；其二，mns@zg杂合纳米酶可在高糖条件下响应性激活，驱动葡萄糖耗竭介导的 ros-h2s 级联信号，实现局部降糖、广谱抗菌、抗氧化、抗炎及免疫调控的协同作用；其三，该敷料能够有效促进巨噬细胞向 m2 型极化，增强血管新生、胶原有序沉积及组织重塑，从而显著加速糖尿病小鼠慢性创面闭合并减轻瘢痕形成；其四，该材料具有良好的生物相容性和体内安全性，为糖尿病慢性创面，尤其是感染性糖尿病创面的多阶段协同修复提供了一种安全、高效的多功能生物材料体系。