多剤耐性菌に感染した糖尿病創傷治癒のためのナノエンザイム強化注射用ハイドロゲル

Nanoenzyme-Reinforced Injectable Hydrogel for Healing Diabetic Wounds Infected with Multidrug Resistant Bacteria.

• Shenqiang Wang
• Hua Zheng
• Li Zhou
• Fang Cheng
• Zhao Liu
• Hepeng Zhang
• Lili Wang
• Qiuyu Zhang

抄録

糖尿病の創傷治癒は、多剤耐性（MDR）細菌感染や高血糖や酸化性の創傷環境への脆弱性から、依然として重要な課題となっている。ここでは、これらのハードルを同時に克服するために、注射可能な多機能ヒドロゲル（FEMI）を開発した。FEMIは、ε-ポリリジン（EPL）コートMnOナノシート（EM）とインスリン負荷自己組織化アルデヒドPluronic F127（FCHO）ミセルをシッフベースで反応させて作製した。EPLと"ナノクナイフのような"MnOナノシートの相乗的な組み合わせにより、FEMIハイドロゲルはMDR菌に対して並外れた抗菌力を示した。また、pHと酸化還元の二重応答性を持つFEMIハイドロゲルは、インスリンの持続的な放出を時空間的に制御して血糖値を調節することができました。本研究で得られたFEMIハイドロゲルは、MDR菌感染糖尿病創傷治癒を促進することを示し、糖尿病による組織損傷を幅広く治癒するための汎用性の高い治療法であることが示されました。

Diabetic wound healing remains a critical challenge due to its vulnerability to multidrug-resistant (MDR) bacterial infection, as well as the hyperglycemic and oxidative wound microenvironment. Herein, an injectable multifunctional hydrogel (FEMI) was developed to simultaneously overcome these hurdles. The FEMI hydrogel was fabricated through a Schiff-based reaction between ε-polylysine (EPL)-coated MnO nanosheets (EM) and insulin-loaded self-assembled aldehyde Pluronic F127 (FCHO) micelles. Through a synergistic combination of EPL and "nanoknife-like" MnO nanosheets, the FEMI hydrogel exhibited extraordinary antimicrobial capacities against MDR bacteria. The MnO nanoenzyme reshaped the hostile oxidative wound microenvironment by decomposing the endogenous HO into O. Meanwhile, the pH/redox dual-responsive FEMI hydrogel achieved a sustained and spatiotemporal controlled release of insulin to regulate the blood glucose. Our FEMI hydrogel demonstrated an accelerated MDR bacteria-infected diabetic wound healing and represents a versatile strategy for healing a broad range of tissue damages caused by diabetes.