2025-01-02
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来源: Biomaterials
Biomaterials丨Bi2WO6@Cu2O p-n异质结（BWC HJ）接枝葡萄糖氧化酶（GOx）组成的生物异质结（BWCG bio-HJ）喷雾剂可用于糖尿病伤口治疗
由于糖尿病患病率上升和病程延长，糖尿病伤口已成为临床实践中的主要慢性和顽固伤口类型。愈合这些伤口的一个主要障碍是持续和反复的细菌感染。这些伤口中的高血糖环境为细菌增殖提供了最佳环境，导致炎症免疫细胞大量涌入和伤口过度炎症。此外，高血糖状况在皮肤上皮化过程中抑制成纤维细胞的迁移和增殖，对血管内皮细胞造成损害，并增加胆固醇和脂质的沉积。这最终导致微血管闭塞，减少营养物质和生长因子的供应，从而阻碍伤口愈合过程。治疗糖尿病伤口细菌感染的临床方法主要包括使用抗生素药物，如青霉素、氟喹诺酮类和磺胺类药物。然而，抗生素的滥用促进了耐药细菌的出现，并可能对正常组织造成不良反应。因此，及时开发能够有效抑制细菌增殖的创新策略，同时重塑伤口微环境以加速糖尿病伤口的愈合过程至关重要。
许多先进的功能性纳米材料的出现刺激了创新抗菌策略和技术的发展，包括光疗、金属离子疗法、微波疗法和声动力疗法。在这些模式中，声动力疗法（SDT） 已成为一种很有前途的方法，其特点是灵活性、可控性、高效率和安全性。SDT 的临床应用面临挑战，主要是由于传统超声增敏剂的生成速率不足和 ROS 种类单一 。为了克服这些限制，研究人员利用半导体纳米粒子的能带工程探索了各种无机声敏剂。
近日，山东大学蒋妍彦团队在Biomaterials发表题为“Bi2WO6@Cu2O-GOx bio-heterojunctionp-n spray for accelerating chronic diabetic wound repairment with bilaterally enhanced sono-catalysis and glycolytic inhibition antisepsis”的文章。作者开发了一种由Bi2WO6@Cu2O p-n异质结（BWC HJ）接枝葡萄糖氧化酶（GOx）组成的具有级联催化活性的生物异质结（BWCG bio-HJ）喷雾剂用于糖尿病伤口治疗。
作者在这项工作中开发了一种创新的级联生物异质结 （BWCG bio-HJ） 喷雾剂由Bi2WO6@Cu2O p-n异质结（BWC HJ）接枝葡萄糖氧化酶（GOx）。BWCG bio-HJ 结合了 p-n 型异质结和 Z 型构型的优势，在糖尿病伤口微环境中表现出卓越的声动力学、化学动力学和调节能力。BWO 和 Cu 的组合2O 有效提高1O2和•OH，从而显着提高声动力抗菌效果。此外，本研究还全面分析了 BWC HJ 的能带结构和两种半导体在美国辐照下电子转移的机制。此外，GOx 促进了过量葡萄糖分解成 H2O2和葡萄糖醛酸以增强 Cu2O 介导的 Fenton 样反应，从而实现有效的 ADT 并改善不良的糖尿病微环境。综合实验表明，BWCG bio-HJ 喷雾剂具有优异的生物相容性，可有效破坏 PTS，抑制糖酵解，达到抗菌和诱导血管生成、胶原蛋白沉积以及超声照射后再上皮化的作用。因此，在 BWCG 生物 HJ 介导的联合疗法方面的工作为糖尿病伤口治疗提供了一种新颖且有前途的策略。
图1
综上所述，作者成功开发出一种具有声敏性和级联催化能力的BWCG bio-HJ喷雾，作为一种有效的ADT和SDT纳米药剂用于糖尿病伤口修复。此外，通过体内实验证实了BWCG bio-HJ喷雾剂在超声照射下对细菌感染的糖尿病创面的促愈合作用，并显示了其诱导血管生成、胶原沉积和再上皮化的能力。这项开创性的研究为设计基于生物异质结的抗菌剂开辟了道路，为难治性感染疾病提供了一种通用的治疗策略。
山东大学材料科学与工程学院蒋妍彦教授为该论文的通讯作者，王艳东博士为本论文的第一作者。本研究受到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费项目的支持
原文出处：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961224005829?via%3Dihub
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