《Biomaterials Advances》：Collagen–oxidized hyaluronic acid injectable self-healing hydrogel enabling sequential platelet-rich plasma release for microenvironment modulation in diabetic wound repair
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针对慢性伤口炎症持续、血管生成障碍及胶原重塑不足的临床难题，本研究开发了一种基于动态共价交联的胶原蛋白-氧化透明质酸复合水凝胶（COL-OHA@PRP），集成血小板丰富血浆（PRP）的促再生与胶原的支架功能。通过协同调控炎症反应、促进血管生成和胶原沉积，该水凝胶在糖尿病溃疡动物模型中实现单次给药下的长效修复效果，为慢性伤口治疗提供了创新材料平台。
作者名单：谭波 | 陈凌梅 | 冯涛 | 斯瓦米阿潘·萨蒂斯库马尔 | 张学双 | 赖志英 | 杨玉灿 | 陈昭曦 | 彭新生 | 周辉
中国广东省东莞市，广东医科大学药学院，生物医学创新中心，药物设计与制剂技术重点实验室，523808。
摘要
慢性伤口以持续的炎症、血管生成受阻和组织再生紊乱为特征，仍然是临床上的一大挑战。现有的治疗方法可以缓解症状，但无法长期调节伤口微环境和实现组织功能再生。为克服这些限制，我们开发了一种基于动态共价交联的自愈型胶原蛋白-氧化透明质酸水凝胶（COL-OHA@PRP），该水凝胶将两种临床应用的疗法——胶原蛋白（COL）和富血小板血浆（PRP）整合到了一个平台上。遵循“持续释放-保护-协同作用”的设计理念，这种水凝胶具备了三种关键功能：自愈能力、组织黏附性和可控的PRP释放。在保持COL天然三螺旋结构的同时，水凝胶与伤口表面形成稳定的黏附界面，从而实现PRP中生物活性因子的持续释放和保护，并协同调节炎症和组织再生。体内研究表明，COL-OHA@PRP水凝胶能够持续释放多种生物活性因子，有效减轻炎症和氧化应激，促进血管生成和COL重塑，加速伤口闭合和上皮再生。在糖尿病伤口动物模型中，单次给药后该水凝胶显示出持续的治疗效果，凸显了其作为慢性伤口治疗领域有前景的生物材料平台的潜力。
引言
慢性伤口，尤其是严重的糖尿病足溃疡，仍然是一个持续的临床难题[1]、[2]。这类伤口通常表现为长期炎症、血管生成受损、胶原蛋白沉积不足以及细胞外基质（ECM）过度降解，这些因素共同导致愈合停滞、继发感染和截肢风险显著增加[3]。目前的临床治疗方法，包括严格的血糖控制、机械清创、抗感染治疗和敷料管理，虽然可以部分缓解症状，但不足以从根本上恢复伤口微环境的平衡或促进组织功能再生[4]。因此，开发一种能够长期调节伤口微环境、减少重复清创需求并提高整体愈合质量的治疗策略已成为亟待解决的临床需求[5]、[6]。
在临床实践中，富血小板血浆（PRP）和胶原蛋白（COL）海绵是两种常用的生物治疗方法[7]、[8]。PRP富含PDGF、TGF-β和VEGF等多种生长因子，可以短暂刺激细胞增殖、迁移和血管生成，因此在慢性伤口修复中得到广泛应用[9]、[10]。COL海绵则具有优异的生物相容性，提供机械支撑和止血作用，并在愈合过程中参与炎症调节和组织重塑[11]。然而，这两种疗法仍存在固有的局限性：PRP的生长因子会迅速“爆发性释放”，导致作用时间短且需要频繁重新施用；其低黏度使其在临床使用中容易移位或脱落[12]。基于COL的材料虽然提供了结构支架，但由于交联或加工过程中天然三螺旋结构的破坏，稳定性差、渗透性低且生物活性降低[13]、[14]。这些缺点使得单一疗法难以满足糖尿病伤口长期调节和再生修复的临床要求。PRP与胶原蛋白的结合提供了一种有前景的协同方法；然而，PRP-COL复合系统的成功应用仍面临挑战，主要问题在于胶原蛋白的溶解度低以及交联后生物活性下降，缺乏同时具备“生物活性保留、结构稳定性和临床操作性”的理想载体[15]、[16]。
为了解决这些临床和材料方面的问题，人们开发了多种先进的载体，包括氧化石墨烯、二氧化钛纳米颗粒、介孔二氧化硅和金属有机框架（MOFs）等纳米复合材料，以及基于壳聚糖或明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）的可注射水凝胶。这些材料具有创新的设计和优异的性能，但其复杂的合成过程、不确定的生物安全性和漫长的降解验证周期大大限制了其在临床应用中的转化潜力[17]、[18]、[19]。也有尝试设计重组COL或COL改性支架，但大多数方法会破坏COL的自然三螺旋结构，从而降低其生物活性[20]。透明质酸（HA）是一种在组织工程和再生医学中广泛应用的临床验证过的生物聚合物[21]。最新研究表明，氧化透明质酸（OHA）可以与COL（或类人胶原蛋白）形成稳定的共价网络，提高基于COL的载体的水溶性和机械强度，同时实现可控的药物释放[22]、[23]。
在本研究中，我们发现通过调整COL与OHA的比例，可以获得一种动态交联的黏附性水凝胶载体。基于这一发现，我们构建了一种PRP控制的释放复合水凝胶系统（COL-OHA@PRP）（方案1）[24]，引入了一种新的协同治疗概念，将PRP和COL结合在一起。该设计遵循“持续释放-保护-协同作用”的总体策略，旨在结合PRP的生物活性与胶原蛋白的结构和功能特性，以满足长期疗效、生物活性保持和操作便利性的临床要求[25]。OHA的加入显著提高了COL凝胶化的水溶性和可控性，赋予材料优异的可注射性、自愈能力和组织黏附性，同时保持了COL的天然三螺旋结构和交联过程中PRP衍生生长因子的活性[26]。由此形成的三维多孔网络实现了PRP生长因子的持续可控释放，减少了爆发性释放，保持了湿润的伤口环境，并促进了细胞黏附和迁移，从而加速了组织重塑[27]、[28]。从机制上看，COL-OHA@PRP水凝胶的多功能整合同时解决了糖尿病伤口中的多种病理过程：一方面，生长因子的持续释放促进了血管生成和COL沉积；另一方面，水凝胶通过降低活性氧（ROS）水平和抑制过度的基质金属蛋白酶（MMPs）活性，减轻了慢性炎症和组织降解，实现了“调节-保护-再生”的动态愈合过程。体内研究表明，COL-OHA@PRP水凝胶显著增强了细胞增殖和血管生成，促进了COL重塑和上皮再生，减少了氧化应激和MMP表达，证实了其作为辅助或替代临床治疗的可行性和治疗潜力。
总结
本研究提出了一种面向临床的“材料-生物因子协同”平台，用于慢性糖尿病伤口治疗。所开发的COL-OHA@PRP水凝胶有效延长了PRP的治疗效果，增强了COL的结构支撑，并优化了伤口微环境，实现了从“被动保护”到“主动调节”的转变。未来的研究将重点关注工艺的可扩展性、无菌制备和长期生物安全性评估，以促进临床转化和工业应用，为慢性糖尿病伤口管理提供新的基于材料的解决方案。
材料信息
透明质酸（分子量约1800 kDa）购自MeilunBio（中国广州）。I型胶原蛋白（牛真皮）来自东莞胶原蛋白生物科技有限公司（中国东莞）。乙二醇和过氧化氢钠由Macklin生化有限公司（中国上海）提供。L929小鼠成纤维细胞系、RAW264.7巨噬细胞系和HUVECs（人脐静脉内皮细胞）购自Genomeditech有限公司（中国上海）。
水凝胶的合成与表征
COL-OHA水凝胶是在室温下通过COL的自由氨基与OHA的醛基之间的席夫碱反应合成的。FTIR用于分析HA、OHA、COL和COL-OHA复合水凝胶的化学结构，确认了氧化和席夫碱的形成。图1a展示了各组在4000–500 cm?1范围内的FTIR光谱。OHA样品（黑色曲线）在1720 cm?1处显示出明显的C=
O伸缩峰，证实了...
结论
总之，本研究通过COL与OHA之间的席夫碱交联，成功制备了一种可注射、自愈且高度多孔的水凝胶。OHA的加入显著改善了水凝胶的组织黏附性能，并实现了PRP的持续释放，从而克服了快速释放的局限性，提高了糖尿病伤口愈合的整体疗效。COL-OHA@PRP水凝胶表现出优异的自由基清除和抗炎活性。
作者贡献声明
谭波：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、方法学设计、实验研究、数据分析。
陈凌梅：实验研究、数据管理。
冯涛：结果验证、实验研究。
斯瓦米阿潘·萨蒂斯库马尔：撰写 – 审稿与编辑、数据管理。
张学双：实验研究、数据分析。
赖志英：实验研究。
杨玉灿：实验研究。
陈昭曦：实验研究。
彭新生：项目监督、资金争取、概念构思。
伦理批准与参与同意
本研究中的所有动物实验均遵循国际公认的3R原则（替代、减少和优化）进行。实验方案严格符合实验室动物伦理处理的国际标准，包括欧洲指令2010/63/EU和美国国立卫生研究院（NIH）的实验室动物护理和使用指南。动物实验的伦理批准已获得...
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了广东省自然科学基金（项目编号：2025A1515011391）、广东医科大学本科生创新创业教育基地（项目编号：1JG23084）、博士后研究启动资金（项目编号：3007/2BH25006）、大学生创新创业培训计划（项目编号：GDMU2023161、GDMU2023296、GDMUCX2024149）以及广东医科大学本科生创新创业教育基地项目（项目编号：JDXM2024016、JDXM2024151）的支持。
