近年来，越来越多的证据证明，在糖尿病创面微环境中，活性氧(ROS)如羟基自由基(•OH)的不受控制的积累会导致细胞和血管受损。不仅如此，与糖尿病相关的免疫系统功能受损、血糖水平异常使伤口容易受到细菌感染。而这些会导致患者疼痛增加，甚至需要截肢。因此，研发具有抗菌和活性氧清除双重功能的医用材料是必要的。

近日，大连理工大学叶俊伟教授团队在期刊《Advanced Healthcare Materials》上，发表了最新研究成果“Sandwich‐Structured Nanofiber Dressings Containing MgB2 and Metformin Hydrochloride With ROS Scavenging and Antibacterial Properties for Wound Healing in Diabetic Infections”。研究者采用静电纺丝法制备了一种多功能类“三明治”结构纳米纤维敷料（SNDs）。

SNDs由负载MgB2纳米片（MgB2 NSs）的疏水聚乳酸（PLA）纤维光热层、负载MgB2 NSs和盐酸二甲基双胍（MgB2-Met）的PLA和聚乙烯吡罗烷酮（PVP）纤维缓释层以及负载MgB2-Met的水溶性PVP纤维速释层组成。SNDs对大肠杆菌（E. coli）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）具有较强的抗菌活性。SNDs可以通过调节MgB2的氢释放来消除细胞内ROS。此外，SNDs具有良好的生物相容性，能有效促进糖尿病创面愈合，有望为糖尿病创面的临床治疗提供一条新的途径。

图1：SNDs制备过程示意图、SEM和EDS-Mapping图像以及亲疏水性能测试图。

通过逐层静电纺丝制备了纳米纤维敷料，SEM图像所示，纳米纤维敷料呈现出类“三明治”结构。EDS-Mapping图像证明MgB2 NSs以及MgB2-Met成功地被包裹进纳米纤维中。由于特殊的结构，SNDs外层接触角保持在120°左右，保证了优异的疏水性和光热性，且能进一步防止敷料的污染，减少了对伤口的二次伤害。同时SNDs内层接触角在5°左右，具有良好的亲水性，能快速吸收水或组织液，有利于Met的释放和MgB2 NSs的水解。

图2：SNDs的光热、药物释放性能和各层结构示意图。

SNDs的PLA光热层具有优异的光热循环性能，而PVP速释层和PLA-PVP缓释层能快速持久地释放H2和Met，不仅如此，SNDs能根据溶液pH以及温度控制Met和H2的释放速率，达到智能响应的目的。总之，SNDs的三层结构各司其职，体现敷料的功能多样性。

图3：SNDs的抗菌性能。

依靠MgB2具有的细菌靶向能力和光热性能以及Met对细菌的静电吸引能力，SNDs具有优异的抗菌性能，抗菌实验结果表明，在纳米片添加量为5%时，808 nm激光照射条件下，SNDs对E. coli和MRSA的抗菌率高达99.9%。

图4：SNDs的细胞相容性、溶血性和ROS清除性能。

在生物相容性方面，通过海拉细胞（Hela Cell）和人脐静脉细胞（HUVEC）作为模型，发现SNDs具有良好的细胞相容性，并且SNDs无溶血情况发生。同时，SNDs中MgB2水解所释放的H2能有效地清除细胞外与细胞内的•OH。

图5：SNDs促进细菌感染糖尿病伤口愈合性能。

图6：小鼠皮肤组织的H&E、Masson和IL-6染色。

之后构造了细菌感染的糖尿病小鼠伤口模型，通过实验可以观察到18天后SNDs处理后的伤口几乎愈合，愈合速度快于PBS对照组。H&E染色结果表明使用SNDs后伤口处毛囊和血管的快速生长，Masson染色也表明其胶原纤维密度更大。伤口模型组织中SNDs系列组产生的IL-6水平明显低于PBS系列组，证明SNDs具有一定的抗炎作用。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202402452