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为解决糖尿病创面愈合迟缓、神经免疫调节紊乱和血管生成受损的难题，本研究受天然皮肤结构功能启发，开发了一种导电的仿皮肤双层水凝胶敷料。其上层的各向异性结构提供保护与电导，下层响应性凝胶可实现按需递药。该设计在早期抑制炎症、促进巨噬细胞向修复表型极化，后期则协同电刺激与镁离子释放显著促进血管新生。研究结果为糖尿病等慢性创面的分阶段精准修复提供了新策略。
糖尿病，一个全球性的健康难题，其带来的最棘手并发症之一便是顽固的伤口，医学上称为糖尿病创面。这些伤口仿佛被困在了一个“修复迷宫”中：高血糖环境持续引发炎症，本应冲锋在前、清除有害物质的免疫细胞（如M1型巨噬细胞）过度活跃，迟迟不肯“下班”；而负责构建新组织的修复型细胞（如M2型巨噬细胞）和新血管又“消极怠工”，导致伤口缺氧缺营养，愈合过程停滞不前。更复杂的是，神经、免疫系统和血管三者之间的协调对话在糖尿病中被严重打乱，形成了一个恶性循环。传统的单一成分敷料难以应对这种在不同愈合阶段需求迥异的复杂局面，因此，研发一种能够“见机行事”、智能调控伤口微环境的“全能型”敷料，成为再生医学领域的迫切需求。
受人体自身皮肤精巧的双层结构启发——坚固的表皮负责防护，富含细胞外基质的真皮负责粘附与信号传导，海南大学材料科学与工程学院的研究团队在《Bioactive Materials》上发表了一项创新性研究。他们设计并构建了一种仿皮肤智能导电双层水凝胶，旨在像一位高明的“总指挥”，在时间和空间两个维度上，精确协调糖尿病创面愈合的复杂进程。
为验证这一创新设计的功效，研究人员综合运用了材料表征、细胞分子生物学及动物实验等多种技术手段。材料构建方面，通过结构重构与掺杂技术制备了上层具有各向异性导电网络的聚（乙烯醇）(PVA)/聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）:聚（苯乙烯磺酸盐）(PEDOT:PSS)/纳米氧化镁(MgO)复合水凝胶，以及下层由动态硼酸酯键交联、负载降钙素基因相关肽(CGRP)的响应性粘附水凝胶。生物学评估则涉及了细胞培养（如RAW264.7巨噬细胞、人脐静脉内皮细胞HUVECs）、多种分子检测技术（如流式细胞术、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、蛋白质免疫印迹(Western blot)、免疫荧光染色）、以及转录组学分析。体内研究使用了链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型，通过组织学染色（苏木精-伊红(H&E)、马松三色(Masson)）和免疫组化等方法评估愈合效果。
2.1. 各向异性上层水凝胶的结构表征
通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、小角X射线散射(SAXS)、原子力显微镜(AFM)等多尺度表征证实，成功构建了具有高度取向、结晶度提升的稳定各向异性网络，功能组分（PEDOT:PSS, MgO）均匀分布，为高效电荷传输和机械稳定性奠定了基础。
2.2. 上层水凝胶的功能性能
热力学、力学和电学测试表明，各向异性结构显著增强了水凝胶的结晶性、抗溶胀性、力学强度/韧性及抗疲劳性能。掺入导电组分(PEDOT:PSS)后，水凝胶导电性提升，并能点亮发光二极管(LED)，证实了其作为电刺激(ES)传导介质的有效性。同时，水凝胶能持续释放镁离子(Mg2+)。
2.3. 下层水凝胶的制备与功能评估
成功合成了含有季铵阳离子和动态硼酸酯键的聚合物(PEEP)，并以其与PVA构成下层水凝胶(PP)。该水凝胶具有多孔结构、良好的湿态粘附性、活性氧(ROS)清除能力，并能响应葡萄糖和ROS微环境发生加速降解，从而实现负载药物CGRP的按需释放。此外，其与上层水凝胶均展现出优异的抗菌性能。
2.5. 体外调节RAW264.7细胞极化
在模拟糖尿病(DM)条件下，负载CGRP的下层水凝胶(C@PP)能显著降低巨噬细胞M1表型标志物（CD86, iNOS, TLR-4）的表达，同时上调M2表型标志物（CD206, CD200R1）的表达，有效促进巨噬细胞从促炎表型向促修复表型极化。
2.6./2.7. 体外调节人脐静脉内皮细胞(HUVECs)迁移与血管生成
研究发现，经C@PP调控后的巨噬细胞条件培养基能缓解糖尿病环境对内皮细胞迁移的抑制。在此基础上，联合Mg2+释放与电刺激(ES)可产生协同效应，最有效地促进内皮细胞迁移以及血管生成关键基因（CD31, VEGF, HIF-1α）和蛋白的表达，并在基质胶成管实验中形成最完整、密集的管状网络。此外，上层的各向异性结构能为细胞提供接触引导，促进其定向铺展。
2.8. 转录组学分析揭示血管生成的生物学机制
基因集富集分析(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析表明，电刺激与镁离子的联合治疗显著富集了与细胞外基质组织、细胞连接、整合素结合以及局灶性粘附等通路，这从分子层面解释了其协同促进血管新生的机制。
2.9./2.10./2.11. 仿皮肤双层水凝胶促进糖尿病创面愈合、调节神经免疫互作并促进血管生成
在糖尿病小鼠伤口模型中，该双层水凝胶（特别是结合了电刺激的DM-C@PP/M@APC-E组）展现出最快的伤口闭合速度、最完整的再上皮化、最规整的胶原沉积。机理上，其在愈合早期（第6天）能有效抑制伤口处的M1型巨噬细胞，促进M2型极化，并上调神经肽CGRP和神经生长相关蛋白GAP43的表达，加速神经修复。在血管生成方面，该治疗能显著增加伤口组织中CD31（血管内皮标志物）和α-SMA（血管平滑肌肌动蛋白，标志血管成熟）的阳性面积，促进新生血管的成熟与稳定。
本研究成功开发了一种创新的仿皮肤双层水凝胶，其核心在于通过“结构仿生”实现了“功能协同”与“时序调控”。上层坚固、导电的各向异性网络模拟表皮，提供防护、力学支撑并作为电刺激的高效导体，同时释放Mg2+；下层响应性粘附凝胶模拟真皮，感知伤口微环境并按需释放CGRP。这种设计巧妙地应对了糖尿病创面愈合的时空复杂性：在早期炎症阶段，下层凝胶响应高糖和活性氧环境，释放CGRP，重编程巨噬细胞极化，将有害的炎症微环境扭转为促修复状态；在后续增殖阶段，上层的导电网络协同外源电刺激，并结合持续释放的Mg2+，强力激活血管内皮生长因子(VEGF)等信号通路，显著促进血管新生，为组织修复输送“粮草”。转录组学分析进一步从基因层面揭示了电刺激与离子释放协同调控细胞外基质重塑和血管生成通路的作用网络。最终，动物实验证实，该一体化策略能显著加速糖尿病伤口闭合，同时协调推进神经修复、免疫调节和血管再生三大关键进程。这项工作不仅为糖尿病慢性创面治疗提供了一种极具前景的“时-空”精准治疗新方案，其“仿生结构适配阶段化功能”的设计理念也为其他复杂组织再生材料的开发提供了可借鉴的通用框架。
