本项发明涉及生物医药技术,详细描述了一种新型光敏喷雾凝胶,该凝胶含有MnO2@COF和葡萄糖氧化酶,专门用于糖尿病伤口的治疗。
背景技术
根据《中国糖尿病足诊治临床路径(2023版)》,糖尿病足(DF)和下肢并发症是一种严重的慢性病。影响着全球约15%糖尿病患者其中,5%的糖尿病患者为DF高危人群,正在经历着DF的痛苦。而糖尿病足溃疡和截肢更是导致患者生活质量显著降低、甚至过早死亡的主要原因之一。在中国,目前糖尿病人数庞大,致使DF确诊人数以百万计。糖尿病患者的创面可以采取营养支持治疗、血糖控制、创面清创、抗感染治疗、微循环改善等治疗措施进行处理。目前,临床上对于糖尿病皮肤溃疡的治疗方法主要以预防为主,包括定期进行足部检查、保持足部清洁、选择合适的鞋袜和培养健康的生活习惯等。临床上则主要进行高压氧疗和手术清创治疗。然而,这些方法存在疗效不一、可控性差等问题,急需寻求一种更加安全、高效的治疗方法。
研究者认为,糖尿病慢性创面的病理生理机制十分复杂,由持续的高糖环境、糖基化产物聚集、细胞氧化应激、血管再生障碍、缺氧、神经病变、细菌易感等众多因素引起的。这些因素循环往复,造成了糖尿病创面难以愈合,并长期循环,导致创面破溃并极易复发。其中,糖尿病伤口的持续高糖状态、从炎症到增殖的漫长过渡期和细菌感染是影响伤口愈合的关键因素,持续的炎症反应和组织再生受限为治疗带来了重大挑战。
近几十年来,纳米技术和生物化学蓬勃发展,包括具有多种应用的人造材料。某些纳米材料具有类似酶的特征和底物特异性,通常被称为“纳米酶”。尽管纳米酶的底物特异性很少像天然酶那样高,但它们的多个活性位点有利于更高效和稳定的催化活性。二氧化锰纳米片,一种新型的纳米酶,已被证明可以催化内源性ROS(过氧化氢),并分解为O2
,这是一种有望缓解氧化应激和缺氧的候选材料。共价有机框架材料COFs,是一类由轻质有机分子基元通过全共价键连接而形成的晶态多孔材料。具有以下特点:①高结晶性,COFs材料的分子结构非常规律,展现出优异的结晶性。这种长程有序的晶格结构使得COFs在结构上具有高度的规整性和可预测性。②多孔性,COFs具有丰富的孔道结构,孔径均一,为分子的吸附和分离提供了理想的平台。③结构可裁剪性和功能可调性,COFs的结构多样性和可设计性非常高,可以通过选择不同的单体和聚合策略来调控其孔道尺寸和化学功能。同时,通过在单体或聚合物上引入官能基团,可以赋予COFs特定的化学和物理性能,如pH响应、光催化、电催化等。④高热稳定性和化学稳定性,由于构成COFs的共价键较为稳定,这类材料不易被化学试剂攻击或在高温下解离。这种稳定性使得COFs能够在较宽的温度和化学环境下保持结构和性能的稳定。
葡萄糖氧化酶(GOx)是一种广泛分布于生物体内的内源性氧化还原酶。近年来,GOx 因其固有的生物兼容性、无毒性和对β-d-葡萄糖的独特催化作用而在生物医学领域引起了越来越多的关注。GOx 能有效催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢(H2
O2
),在降低葡萄糖方面起到了重要的作用。
同时,为了克服临床糖尿病伤口敷料的局限性,大量研究正在开发智能反应性水凝胶,以响应特定的糖尿病伤口环境(如低pH、高ROS、高葡萄糖和过表达的酶)或外部条件(如温度、光线和磁性)。这些智能响应式水凝胶可以实现精确并按需控制药物释放,避免了高剂量抗生素使用引起的耐药性,并改善糖尿病伤口部位的恶劣微环境。
实现思路