Ускорение заживления инфицированной диабетической раны с помощью антибактериального гидрогеля, содержащего наноэнзимы и обладающего противовоспалительными свойствами, способностью улавливать АФК и генерировать кислород и оксид азота

Диабетическая рана часто хронизируется из-за крайне выраженного и сложного воспалительного микроокружения, включая образование биоплёнки, избыточное образование активных форм кислорода (АФК), гипоксию и недостаточный синтез оксида азота (NO). В настоящей работе разработан и получен многофункциональный гидрогель путем сшивания гидрофильных полимеров poly(PEGMA-co-GMA-co-AAm) (PPGA) наноэнзимами на основе диоксида марганца (MnO), модифицированными гиперразветвлённым поли-L-лизином (HBPL). Для получения гидрогеля HMP дополнительно добавляли правастатин натрия, предположительно участвующий в синтезе NO. In vitro подтверждены способность гидрогеля удалять различные виды АФК, генерировать кислород, уничтожать широкий спектр бактерий и защищать клетки от окислительного стресса. Анализ транскриптома показал, что HBPL ингибировал систему межбактериальной коммуникации, снижал экспрессию генов вирулентности и нарушал бактериальный метаболизм. Гидрогели, сшитые HBPL, уничтожали 94,1–99,5% метициллин-резистентных Staphylococcus aureus (MRSA), Escherichia coli (E. coli) и Pseudomonas aeruginosa даже при концентрации 10 КОЕ/мл. Модификация HBPL значительно повышала стабильность нанолистов MnO в физиологических условиях. In vivo гидрогель HMP, сшитый HBPL, эффективно устранял инфекцию, вызванную MRSA, и тем самым существенно ускорял закрытие раны во время воспалительной фазы. Применение гидрогеля HMP значительно снижало уровень АФК и выраженность воспаления, что сопровождалось уменьшением инфильтрации нейтрофилов и усилением поляризации макрофагов в сторону фенотипа M2. Также были подтверждены значительно более низкие уровни провоспалительных факторов, включая интерлейкин-1β (IL-1β), IL-6, фактор некроза опухоли α (TNF-α) и хемокин-1 (CXCL-1), а также более высокие уровни противовоспалительных цитокинов IL-4 и IL-10. Кроме того, гидрогель HMP усиливал секрецию трансформирующего фактора роста β (TGF-β), стимулировал неоваскуляризацию и отложение коллагена, способствуя формированию более толстой кожи и эпителиального слоя.