基于铁死亡调控策略的TC@BS水凝胶：通过"双阱"机制重塑糖尿病伤口微环境促进血管新生

本研究创新性开发了一种铁响应性水凝胶（TC@BS），通过整合单宁酸-铁配位（catechol-iron coordination）和BSA@Se纳米颗粒，首创"双阱"策略：同步清除组织铁池（iron pool）和维持线粒体稳态。该水凝胶能显著抑制NOX4依赖性脂质过氧化（lipid peroxidation），激活PI3K/Akt通路，在糖尿病小鼠模型中实现创面面积减少51.3%、新生血管密度提升2.1倍，为糖尿病足溃疡（DFUs）治疗提供了新型铁死亡（ferroptosis）靶向干预方案。

Highlight

本研究揭示糖尿病伤口内皮细胞存在独特的铁死亡相关代谢表型，表现为活性氧（ROS）水平升高和线粒体功能受损。我们设计的TC@BS水凝胶开创性地采用"双阱"策略：一方面通过儿茶酚-铁配位中和组织铁池，另一方面通过保护线粒体功能增强内皮细胞血管生成能力。

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试剂与抗体

单宁酸（TA）、维生素C、亚硒酸钠（Na₂SeO₃）和氯化铁购自上海阿拉丁公司。JC-1检测试剂盒（Yeasen）、FerroOrange铁离子探针（Dojindo）、H2DCFDA活性氧检测试剂（Beyotime）、C11-BODIPY581/591脂质过氧化检测试剂（Thermo Fisher）、线粒体追踪试剂（Mito Tracker, Thermo Fisher）等用于相关检测。

水凝胶合成

将碳酸钙（CC）溶解于单宁酸（TA）溶液形成TC水凝胶，制备含BSA@Se纳米颗粒的TC@BS时，TA溶液需先与BSA@Se纳米颗粒悬浮液混合。具体而言，将100mg CC溶于1ml TA溶液（6mg/ml），可选择性添加200μg BSA@Se纳米颗粒，通过倒置试管法确认凝胶形成。

靶向水凝胶与内皮细胞共培养

将水凝胶溶液涂覆于载玻片表面，紫外光交联后接种人脐静脉内皮细胞（HUVECs），细胞贴壁24小时后进行干预处理。通过CCK-8法和钙黄绿素-AM/PI双染评估细胞相容性。

动物模型与治疗组

采用链脲佐菌素（STZ）诱导C57BL/6小鼠糖尿病模型，血糖>16.7mmol/L的小鼠随机分为5组：对照组、糖尿病组（DM）、TC水凝胶组、去铁胺组（DFO）和TC@BS治疗组。剃毛消毒后建立全层皮肤缺损模型，分别给予相应治疗。

糖尿病伤口中铁过量积累与铁死亡水平升高

铁死亡这种铁依赖性细胞死亡途径，在糖尿病伤口中通过Fenton反应产生活性氧（ROS），导致氧化应激和细胞死亡。实验发现高糖高铁微环境中，铁输出蛋白FPN和铁蛋白重链1（FTH1）表达显著降低，证实了细胞外铁（ex-iron）积累与内皮细胞铁死亡的关联。

讨论

糖尿病伤口愈合延迟与铁死亡密切相关。TC@BS通过螯合细胞外铁、减轻脂质氧化应激、维持线粒体稳态等多重机制抑制铁死亡。特别值得注意的是，该水凝胶能激活PI3K/Akt信号通路，进而抑制NOX4介导的氧化损伤，这种"双靶点"调控为糖尿病伤口治疗提供了新思路。

Conclusion

我们开发的TC@BS多功能水凝胶平台，既能清除过量铁抑制铁死亡，又能通过PI3K-AKT信号通路保护内皮功能，在糖尿病伤口中促进新生血管形成。该研究不仅证实了铁代谢重编程在糖尿病伤口中的关键作用，更为铁死亡靶向生物材料的转化应用提供了重要依据。