文献：Construction of heparin-based hydrogel incorporated with Cu5.4O ultrasmall nanozymes for wound healing and inflammation inhibition

文献链接：https://qikan.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7106001375

作者：Yuan Peng , Danfeng He, Xin Ge , Yifei Lu, Yuanhao Chai, Yixin Zhang , Zhengwei Mao, Gaoxing Luo, Jun Deng, Yan Zhang

相关产品：4-Arm PEG-NH2  四臂-聚乙二醇-氨基

原文摘要：Excessive production of inflammatory chemokines and reactive oxygen species (ROS) can cause a feedback cycle of inflammation response that has a negative effect on cutaneous wound healing. The use of wound-dressing materials that simultaneously absorb chemokines and scavenge ROS constitutes a novel ‘weeding and uprooting’ treatment strategy for inflammatory conditions. In the present study, a composite hydrogel comprising an amine-functionalized star-shaped polyethylene glycol (starPEG) and heparin for chemokine sequestration as well as Cu5.4O ultrasmall nanozymes for ROS scavenging (Cu5.4O@Hep-PEG) was developed. The material effectively adsorbs the inflammatory chemokines monocyte chemoattractant protein-1 and interleukin-8, decreasing the migratory activity of macrophages and neutrophils. Furthermore, it scavenges the ROS in wound fluids to mitigate oxidative stress, and the sustained release of Cu5.4O promotes angiogenesis. In acute wounds and impaired-healing wounds (diabetic wounds), Cu5.4O@Hep-PEG hydrogels outperform the standard-of-care product Promogram® in terms of inflammation reduction, increased epidermis regeneration, vascularization, and wound closure.

4-Arm PEG-NH2，也被称为四臂聚乙二醇氨基，是一种重要的多臂PEG衍生物。4-Arm PEG-NH2由四臂聚乙二醇（PEG）的核心结构构成，每个臂的末端都连接有一个氨基（NH2）官能团。这种结构使得4-Arm PEG-NH2具有化学和物理性质。4-Arm PEG-NH2可以作为生物偶联剂，通过其氨基与生物分子（如蛋白质、多肽、抗体等）上的官能团反应，实现生物分子的PEG化修饰。这种修饰能够改善生物分子的水溶性和稳定性，降低免疫原性。该文献制备的Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶是一种具有特殊功能的复合材料，通过装载的Cu5.4O USNPs的催化活性。4-Arm PEG-NH₂在 Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶制备中发挥着多种重要作用，包括增加稳定性、改善生物相容性、调控水凝胶性能和促进细胞黏附和生长等，为水凝胶的应用提供了有力的支持。

图为：Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶在diabetes mellitus创面中的应用示意图

4-Arm PEG-NH2在Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶制备中的应用：

Hep-PEG凝胶的形成依赖于肝素钠中羧基与4-Arm PEG-NH2中氨基之间的共价交联。简单地说，肝素溶液用NHS和EDAC在 MES溶液中激活，在冰上搅拌。随后，将胺末端功能化的4-Arm-PEG溶解在冰的水中，然后以一系列摩尔比滴加入活化的肝素溶液中。再搅拌后，将溶液铺在一个干净的玻璃培养皿上。过夜聚合后，凝胶在PBS中膨胀，以去除未反应的分子。将Cu5.4O USNPs经简单浸泡处理装入Hep-PEG凝胶中，得到Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶。简而言之，将上述制备的凝胶浸泡在含有不同浓度的铜5USNPs的PBS溶液中，室温浸泡，以确定最佳浸泡条件。用PBS溶液洗涤，去除多余的Cu5.4O USNPs。

图为：Cu5.4O@Hep-PEG水凝胶的扫描电镜和元素作图图像

结论：4-Arm PEG-NH₂能够与水凝胶中的其他成分相互作用，增强水凝胶的结构稳定性。其多臂结构可以提供更多的连接位点，与 Cu5.4O和 Hep-PEG（肝素 - 聚乙二醇）等组分形成更牢固的交联网络。这种稳定的结构有助于水凝胶在使用过程中保持其形状和性能，防止因外力或环境变化而破裂或变形。氨基（-NH₂）基团可以与生物体内的活性分子进行特异性结合，为水凝胶的功能化提供了可能性。通过调整 4-Arm PEG-NH₂的分子量、臂长和浓度等参数，可以准确调控水凝胶的物理化学性质，氨基基团可以与细胞表面的受体相互作用，促进细胞在水凝胶表面的黏附和生长。