试想一下，当伤口遇上糖尿病，简单的划伤可能演变成数月甚至数年难以愈合的噩梦。糖尿病溃疡伤口，特别是足部溃疡，正成为全球医疗界面临的严峻挑战——据统计，糖尿病患者一生中发生足部溃疡的概率高达25%，五年死亡率甚至与许多癌症相当。

面对这一棘手的医学难题，华侨大学王士斌教授团队带来了一项令人振奋的创新成果。他们开发了一种名为 GCM/GDA的双层水凝胶敷料，通过巧妙的光控设计，实现了两种治疗成分的按序释放，在耐药菌感染的糖尿病溃疡伤口治疗中取得了突破性进展。

1️ 伤口难愈的三大“拦路虎”

糖尿病伤口为何难以愈合？研究指出主要有三大障碍：

，细菌生物膜的“铜墙铁壁”。超过半数的糖尿病溃疡伤口存在细菌生物膜——细菌分泌的胞外聚合物形成的保护层，既能抵御抗生素攻击，又能逃避免疫系统清除。

第二，持续的氧化应激反应。高血糖环境导致伤口部位活性氧（ROS）水平异常升高，引发细胞损伤，阻碍正常愈合过程。

第三，血管新生障碍。糖尿病引起的微循环紊乱使得新生血管形成受阻，伤口缺乏足够的氧气和营养供应。

2 创新设计：双层结构，分工合作

研究人员设计了一个“上下分工”的智能水凝胶系统：

下层GCM水凝胶：负载了氧化铈修饰的MXene纳米片（CO-MX NSs），主要负责“清洁”工作——抗菌、抗炎、清除活性氧。

上层GDA水凝胶：含有L-精氨酸作为一氧化氮（NO）供体，主要负责“修复”工作——促进血管新生和组织重塑。

这种双层设计的精妙之处在于：两种功能不会同时释放，而是通过近红外光控制，按需开启。

图1 (A)所设计的双层（GCM /洁净GDA /修复）水凝胶的构建过程；(B)该水凝胶在促进耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的糖尿病难愈创面（DUW）愈合方面的生物医学应用。

3️ 内皮细胞：伤口愈合的“工程队”

在本研究中，内皮细胞扮演着血管新生的核心角色。可以这样理解：伤口愈合就像重建一座被毁的城市，而内皮细胞就是负责铺设新道路（血管）的工程队。

研究团队通过一系列实验验证了双层水凝胶对内皮细胞的积极作用：

细胞划痕实验显示，经过双层水凝胶联合激光处理后，人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的迁移率在48小时达到80.96%，而对照组仅为33.77%。这意味着内皮细胞能更快地向伤口区域移动，启动血管重建。

管形成实验更加直观——在模拟体内三维环境的基质胶中，双层水凝胶处理组的内皮细胞形成的管状结构数量和节点数是对照组的近3倍。这说明内皮细胞不仅数量增加了，其形成功能性血管的能力也显著增强。

激光散斑成像进一步证实，接受双层水凝胶联合激光治疗的小鼠伤口部位，皮下血流灌注量明显优于其他组，这直接反映了新生血管的功能状态。

4️ 关键数据：从实验室到动物模型

抗菌效果惊人

面对耐药菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和铜绿假单胞菌，双层水凝胶展现出强大的杀伤力：

• 对MRSA抑制率：98.25%

• 对铜绿假单胞菌抑制率：96.37%

• 在糖尿病小鼠感染模型中，细菌清除率达到98.68%

一氧化氮释放

上层水凝胶中的L-精氨酸在近红外光刺激下，能迅速产生一氧化氮气体：

• 光照10分钟内，一氧化氮释放量达到7.71 μM

• 通过控制光照开关，可实现一氧化氮的“按需释放”

伤口愈合率高达97.74%

在糖尿病小鼠感染伤口模型中：

• 第12天，双层水凝胶联合激光治疗组的伤口愈合率达到97.74%

• 伤口部位胶原纤维排列更紧密，胶原沉积量最大

• 表皮厚度显著增加，新生肉芽组织丰富

5️ 分子层面：调控炎症与再生平衡

研究团队深入探索了双层水凝胶的作用机制：

免疫调节：双层水凝胶能促进巨噬细胞从促炎M1表型向抗炎M2表型转化。治疗后，抗炎因子IL-10和TGF-β1水平升高，而促炎因子IL-6和TNF-α水平降低。

基因层面：转录组测序分析显示，治疗组中与上皮分化、角质形成相关的基因表达上调，而与炎症反应、蛋白酶抑制相关的基因表达下调。这证实了“清洁-修复”两阶段调控模式的分子基础。

6️ 创新亮点：为什么这个设计更聪明？

与传统敷料相比，这款双层水凝胶的“聪明”之处在于：

时空性：通过光控实现两种治疗成分的按序释放，而非简单混合。先抗菌消炎（清洁），后促血管新生（修复）。

微环境响应：上层水凝胶利用伤口部位高活性氧的特点，激活一氧化氮释放，实现自我调节。

温和光热：下层水凝胶在近红外光照射下产生42-45℃的温和温度，既能有效杀菌，又避免损伤周围健康组织。

展望未来

研究团队表示，尽管这项成果令人振奋，但未来仍需在长期安全性、规模化制备和临床转化等方面进行深入研究。不过，这种“清洁-修复”两阶段调控的策略，为难愈性糖尿病伤口的治疗提供了的思路。或许在不久的将来，这类智能水凝胶敷料将走进医院和家庭，让数亿糖尿病患者不再为小小的伤口而忧心忡忡。

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参考文献：Ye YT, Xiao X, Xia HY, et al. Photo-controlled spatiotemporal sequential release of MXenes/NO gas from bｉｌayer (clean-cure) hydrogel promotes healing of MRSA biofilm-infected diabetic ulcer wounds. Journal of Controlled Release 391 (2026) 114611.

原创作者：上海科瑞赛生物科技有限公司