Advanced Materials | 水凝胶敷料与溶解微针阵列集成，实现时空级联反应，有效治疗糖尿病慢性伤口

糖尿病慢性伤口（DCWs）病理因素的空间异质性限制了有效治疗策略的发展。本书介绍了一种基于水凝胶的伤口敷料与溶解微针阵列（H@MN）集成，以协调一种新型时空级联反应策略。与经典的时间级联反应相比，时空级联反应的特征是空间区隔化的催化剂，依赖初始反应产物跨区域扩散到后续催化剂位点，以驱动顺序催化过程。针对 DCWs 的病理特征，选择葡萄糖氧化酶（GOX）、超氧化物变形酶（SOD）和催化酶（CAT）催化反应，这些反应由天然酶或纳米酶催化。通过将这些催化剂整合进 H@MN 内的时空级联反应，它可以介入并动态调节 DCW 不同空间域的病理因素，涵盖不同时间阶段。体外和体内实验均证实，H@MN 能实现的时空级联反应与光热疗法结合时，能在 DCW 中获得更优越的愈合效果。H@MN 实现的时空级联反应被认为启发了一种可推广的策略，用于治疗具有空间变化病理微环境特征的多种疾病，为先进治疗提供了有前景的范式。

该研究以题为“A Hydrogel Dressing Integrated With Dissolving Microneedle Array Enables Spatiotemporal Cascade Reaction for Effective Diabetic Chronic Wound Treatment”发表在Advanced Materials上。

H@MN 促成的时空级联反应用于慢性创面治疗的示意图。上方面板说明了涉及的三种关键反应。中间面板展示了集成到水凝胶背层和 H@MN 微针阵列中的区隔化催化剂。下方面板描绘了慢性创面在不同时间阶段的时空级联反应机制：在早期阶段，方程 1 和方程 2 的级联反应起主要作用，以针对高血糖、深部感染和表面生物膜，同时诱导慢性创面进入急性炎症状态以恢复创面愈合过程；在中期阶段，方程 1 和方程 3 的级联反应起主要作用，逐步增强并协同清除活性氧 (ROS)、控制炎症并供应氧气。

总结

糖尿病慢性伤口难愈合，关键是伤口不同深度的病理环境不一样——表面有生物膜和炎症，深层则是高血糖和细菌感染。常规水凝胶敷料只能作用在表面，够不着深层。这篇Advanced Materials想了个办法：把水凝胶和可溶性微针阵列做在一起（简称H@MN）。微针负责穿透皮肤，把葡萄糖氧化酶（GOX）送到伤口深处，用来降血糖和杀菌；水凝胶层则装了另一种多功能纳米酶（HPM NPs），负责清除活性氧和供氧。两个催化剂被隔开放在不同位置，靠中间产物（过氧化氢）扩散来接力反应，形成一个“时空级联催化”。

这个设计妙在哪儿？前期，深层产生的过氧化氢既能抗菌，又能扩散到表层激活HPM NPs，加上近红外光照辅助杀灭生物膜。到了中后期，HPM NPs持续分解过氧化氢，缓解氧化应激和缺氧，同时促进巨噬细胞向修复型转化，血管和皮肤组织慢慢长回来。动物实验里，H@MN加光照处理12天，伤口几乎长好，细菌减少93%，胶原和新生血管也明显增加。这种把催化剂分开放、靠扩散接力的思路，不光能治糖尿病伤口，对其他存在空间异质性的疾病也有参考价值。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.72903