关键词：壳聚糖（CS）、葡聚糖（Dextran）、4-羧基苯硼酸（PBA）、高碘酸钠（NaIO₄）、柚皮素（NRGe）、苯硼酸修饰壳聚糖（CS-PBA）、氧化葡聚糖（ODex）

Naringenin-Mn self-fueling dual-dynamic hydrogel with cascade catalysis and immunomodulation properties for repairing MRSA-infected diabetic wounds

Materials Today Bio，December 2026，Article: 103787

https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2026.103787

一、研究背景

本研究通过包埋柚皮素-锰纳米酶（NM NPs），构建了兼具多重功能的复合水凝胶体系。该体系利用硼酸酯键与席夫碱键的动态可逆特性，赋予材料可注射性、自修复能力、组织黏附性及微环境响应降解性能；借助NM NPs的级联催化效应，实现生物膜破坏与耐药菌清除，同时调控巨噬细胞极化，抑制NF-κB通路并激活Nrf2通路，重塑创面免疫微环境，协同促进血管新生与组织重构，为耐药菌感染性糖尿病创面修复提供新策略。

二、实验部分

1、原料与试剂

实验所用原料与试剂包括：壳聚糖（CS）、葡聚糖（Dextran）、4-羧基苯硼酸（PBA）、高碘酸钠（NaIO₄）、柚皮素（NRGe）、氯化锰、EDC/NHS、细胞培养基、RAW264.7巨噬细胞、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、大肠杆菌菌株及糖尿病db/db小鼠。

2、NM NPs的制备

将柚皮素与Mn²⁺在液相体系中搅拌进行配位反应4 h，经透析纯化获得柚皮素-锰纳米颗粒（NM NPs），冷冻干燥后备用。

3、CS-PBA与ODex的合成

在EDC/NHS催化作用下，CS与PBA发生酰胺反应，制备苯硼酸修饰的壳聚糖（CS-PBA）；葡聚糖经高碘酸钠氧化开环，得到醛基化氧化葡聚糖（ODex）。

4、CPONM水凝胶的制备

将NM NPs分散于ODex水溶液中，再与CS-PBA溶液均匀混合，通过硼酸酯键与席夫碱键的动态交联作用，原位形成CPONM复合水凝胶。

5、材料表征

对材料的微观形貌与孔隙结构进行观测；测定其溶胀行为、流变性能及组织黏附强度；考察不同pH值与活性氧（ROS）条件下材料的降解行为与药物释放特性。

6、体外评价

开展抑菌实验，测定材料对MRSA与大肠杆菌的抑菌效率；采用结晶紫染色法评价生物膜破坏效果；将RAW264.7巨噬细胞与材料共培养，检测促炎因子与抗炎相关蛋白的表达，验证其免疫调控能力；利用荧光探针检测体系内ROS的变化，验证级联催化反应。

7、体内动物实验

构建MRSA感染的糖尿病小鼠皮肤缺损模型，分组处理后定期拍照并统计创面愈合率；取组织进行HE染色、Masson染色及免疫组化染色，评价上皮化程度、胶原沉积与血管新生情况；采用Western blot法检测NF-κB与Nrf2通路相关蛋白的表达；定量检测创面组织内的ROS水平。

三、结果与讨论

1、材料理化性质

CPONM依托硼酸酯键与席夫碱键构成的双动态网络，表现出优异的可注射性、自修复能力及组织黏附特性，黏附强度可达13.43 kPa，可紧密贴合创面，避免敷料脱落。材料具有多孔结构，有利于气体交换与营养物质渗透；同时可响应感染微环境的高ROS与酸性条件，发生可控降解并释放NM NPs，实现功能的按需激活。

2、体外抗菌、破膜与级联催化性能

NM NPs具有超氧化物歧化酶（SOD）样与过氧化物酶（POD）样级联催化活性，可将创面蓄积的超氧阴离子（O₂⁻）转化为过氧化氢（H₂O₂），并进一步催化生成羟基自由基（·OH）。·OH能够破坏MRSA与大肠杆菌的细胞膜结构，瓦解生物膜基质，最终实现高效抑菌，对两种细菌的抑制率超过93%，生物膜清除率最高达92%。这种“自供能”催化模式无需额外供给外源性底物，利用创面原位ROS循环驱动杀菌过程，规避了外源性氧化剂的细胞毒性。

3、体外免疫调控效应

CPONM处理巨噬细胞后，可显著下调诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、白细胞介素-6（IL-6）等促炎介质的表达，抑制M1型促炎巨噬细胞极化；同时上调M2型标志物CD206，促进巨噬细胞向修复表型转化。该效应与Nrf2抗氧化通路的激活及NF-κB炎症通路的抑制密切相关，有利于打破创面持续炎症的恶性循环。

4、体内创面修复效果

MRSA感染糖尿病小鼠的创面实验结果显示，CPONM处理组的创面结痂与上皮爬行速度显著优于对照组，第18天的创面愈合率达97.47%。组织染色结果表明，该水凝胶可有效降低创面细菌负荷，促进胶原有序沉积与新生血管形成（血管内皮生长因子VEGF、α-平滑肌肌动蛋白α-SMA表达上调）。创面ROS定量结果直观证实了级联催化效应：O₂⁻水平降低，同时催化产生·OH，实现了抗氧化与杀菌功能的耦合。

四、结论

本研究成功构建了柚皮素-锰纳米酶复合双动态水凝胶（CPONM）。依托硼酸酯/席夫碱双动态网络，该材料兼具可注射性、自修复能力、组织黏附性及微环境响应特性；借助NM NPs的自供能级联催化效应，可同步实现耐药菌清除、生物膜破坏，并调控巨噬细胞极化，抑制NF-κB通路、激活Nrf2通路，协同改善氧化应激与过度炎症状态，加速糖尿病MRSA感染创面的上皮再生、胶原沉积与血管新生。该多功能水凝胶不依赖抗生素，为临床糖尿病术后耐药菌感染慢性创面的修复提供了具有转化潜力的方案。

免责声明：

1）本文介绍的研究仅代表原作者观点，不代表本平台立场，敬请读者批判性阅读。

2）此文仅供学术交流使用。若存在侵权问题或文献解读疏漏，我们深表歉意，请及时通过公众号留言或联系邮箱告知，我们将在第一时间进行修改或撤稿，感谢您的谅解。

3）除特别说明外，本文版权归芮进特所有，翻版必究。