近日，郭维华教授团队，以“A multifunctional injectable hydrogel for boosted diabetic wound healing assisted by Quercetin-ZIF system”为题，在期刊Chemical Engineering Journal 发文，阐述发现槲皮素-沸质咪唑酸框架的可注射水凝胶系统可辅助促进糖尿病伤口愈合。澳洲5·（中国）集团有限公司,附属口腔医院暨云南省口腔医学重点实验室郭维华教授为论文唯一通讯作者，论文第一作者为四川大学华西口腔医院巩靖蕾博士。该研究工作得到了国家自然科学基金、云南省科技厅重大科技专项的资助。
糖尿病相关慢性伤口，是糖尿病最严重、最常见且最昂贵的并发症之一，其愈合过程异常且延迟，传统治疗方法常常无法根本解决由持续高血糖引起的细胞功能障碍，因此迫切需要具有多功能性的生物材料来促进伤口愈合。这篇论文研究了一种多功能可注射水凝胶结合槲皮素（QCT）-ZIF-8体系，以促进糖尿病伤口愈合。研究团队开发的这种水凝胶，旨在调节亚细胞和细胞功能，解决糖尿病相关慢性伤口愈合过程中遇到的主要障碍，如血管生成功能障碍、炎症反应延迟、氧化应激和细菌感染易感性。
QCT@HZ-CT水凝胶的制备和应用
研究人员首先将槲皮素负载到沸石咪唑骨架（ZIF-8）纳米颗粒中，并通过透明质酸（HA）修饰ZIF-8，以延长其血液循环时间并提高其稳定性。然后，将这些QCT@HZ纳米颗粒掺入羧甲基壳聚糖/鞣酸（CT）动态水凝胶中，形成QCT@HZ-CT水凝胶。这种水凝胶通过动态离子键和氢键自交联，具有良好的生物相容性和可注射性。在一系列体外和体内实验中，QCT@HZ-CT水凝胶在多方面表现出卓越的性能。首先，在抗菌性能方面，QCT@HZ-CT水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出显著的抗菌效果，能够有效破坏细菌的细胞壁和细胞膜，导致细菌死亡。其次，在细胞功能保护和ROS清除方面，QCT@HZ-CT水凝胶在高血糖环境下显示出良好的细胞相容性，能够促进细胞增殖，优化细胞骨架并增强角质细胞分化，同时具有清除ROS和抗凋亡的能力。此外，QCT@HZ-CT水凝胶还能通过消除线粒体ROS和膜电位损伤，保护线粒体功能，维持细胞能量代谢，并缓解由高血糖诱导的内质网应激。在促进血管内皮细胞迁移和血管生成方面，QCT@HZ-CT水凝胶通过持续释放QCT和Zn2+，显著促进HUVEC细胞迁移和血管生成。在糖尿病大鼠模型中，QCT@HZ-CT水凝胶显著加速了伤口愈合过程，改善了新生上皮组织厚度和胶原沉积，促进了组织修复和减少瘢痕形成。总体而言，QCT@HZ-CT水凝胶通过多重机制，包括抗菌、促进细胞增殖、保护线粒体功能、缓解内质网应激、促进血管生成等，有效促进了糖尿病伤口的愈合。这一研究为糖尿病慢性伤口愈合提供了一种潜在的多效治疗策略，同时也为其他代谢性和炎症性疾病的治疗设计提供了新思路。
QCT@HZ-CT水凝胶在糖尿病伤口治疗中应用的机制
教学科研