皮肤覆盖全身，是抵御外部侵害的主要屏障，也是人体最大的器官。它约占体重的16%，在维持体温调节和防止水分过度流失方面起着关键作用[1]、[2]、[3]。伤口是指黏膜或表皮层完整性的破坏，通常由物理或热因素引起，可能导致暂时性或永久性损伤。伤口愈合可以根据愈合所需时间和愈合过程的质量进行分类[4]。除了传统的伤口敷料外，还制造了许多类型的先进敷料，如羟胶体、海藻酸盐、泡沫、透明薄膜、银基材料和水凝胶。这些新型敷料能够快速适应伤口的物理和化学环境，同时尽可能提高愈合舒适度[5]、[6]、[7]。
在本研究中，我们关注那些由于完全柔软、灵活的结构而具有类似皮肤特性的水凝胶，这种结构有助于药物释放。通过多种交联工艺制备的自愈水凝胶形成了三维聚合物网络，能够吸收大量水分并模拟生物组织。在受损后，这些自愈水凝胶无需外部刺激即可重新连接并自我修复[8]。此外，水凝胶可以吸收伤口渗出物并保持湿润环境，从而促进更快愈合[1]、[9]。自愈水凝胶通过物理或化学交联天然、合成或混合聚合物材料制成。物理交联的水凝胶通常机械强度较低，且在环境变化时聚合物网络容易降解。因此，使用化学交联剂来制造更强的水凝胶。使用天然聚合物制备水凝胶用于生物医学应用具有多项优势，如无毒、生物相容性和可生物降解性[10]。
壳聚糖（CS）是一种从几丁质衍生而来的天然多糖，因其止血活性、生物降解性、生物相容性以及无抗原性和无毒性而被广泛用于伤口敷料，这些特性有助于促进细胞生长。此外，它还能支持结缔组织再生，通过清除炎症细胞（包括巨噬细胞和多形核白细胞）来促进伤口愈合。作为一种带正电的生物粘合剂，壳聚糖易于形成凝胶，可以延长药物释放时间，并能实现药物靶向输送。这使得壳聚糖成为多种伤口敷料配方的首选[11]、[12]、[13]。然而，其在外部刺激下容易变形以及在生理液体中吸收能力较低等局限性显著限制了其在生物医学中的应用，尤其是在伤口敷料方面。为克服这些缺点并提高材料性能，壳聚糖常与其他天然或合成聚合物混合使用或进行交联[14]。
明胶（GEL）是通过部分水解胶原蛋白获得的多肽，能够吸收相当于其自身重量5-10倍的水分，具有优异的生物相容性、生物降解性和易于化学改性的特点。与胶原蛋白相比，GEL的免疫原性更低，有助于促进细胞粘附、分化和增殖[1]、[12]、[15]。这些特性使其成为生物医学应用的理想选择。不过，其机械强度低和易降解性是其主要缺点，可以通过交联和其他聚合物混合来改善[16]、[17]、[18]。
丝胶（SS）来自家蚕（Bombyx mori），约占丝绸成分的20-30%，是一种具有独特性质的球形蛋白质。SS含有18种对人体重要的氨基酸残基，同时具有优异的亲水性，其中甘氨酸、天冬氨酸和丝氨酸是主要成分[19]、[20]、[21]。作为一种天然蛋白质，丝胶在生物医学应用领域受到广泛关注，因为它具有独特的生物活性和可调的物理化学特性。丝胶具有生物相容性、可生物降解性和无毒性，可作为天然细胞粘合剂，促进细胞在所有含SS材料上的附着、增殖和分化[22]。此外，它还具有抗氧化、抗菌和抗凝作用。但由于其机械强度较低，通常建议将其与其他材料结合使用。因此，关于丝胶在生物医学中的应用研究越来越多[21]、[23]。
在本研究中，使用甘油作为增塑剂，柠檬酸（CA）作为无毒交联剂制备了CS/GEL/SS水凝胶。柠檬酸分子结构中含有三个羧基和一个羟基，可以与多种聚合物分子形成物理和化学交联。室温下直接混合聚合物分子和柠檬酸时，柠檬酸通过氢键和离子相互作用形成非共价交联；在较高温度下，柠檬酸的羧基与聚合物链的羟基和氨基反应生成酯键和酰胺键。在适当条件下，溶液的pH值、离子环境等因素也能促进化学交联。此外，柠檬酸的羟基和酸化作用还能为聚合物基质提供额外的抗氧化和抗菌性能。用柠檬酸交联的生物材料通常表现出更好的功能，如可控的膨胀行为、细胞相容性、血液相容性、亲水性和稳定性[10]、[24]、[25]。
将药物结合到基于生物材料的系统中可以实现靶向、局部释放，从而提高治疗效果。因此，本研究选择了广谱氨基糖苷类抗生素庆大霉素（GENTA），因为它能有效对抗革兰氏阴性和某些革兰氏阳性细菌[19]、[26]。其作用机制是结合到30S核糖体亚单位上，干扰多肽延伸过程中氨基酸的正确排列，从而抑制蛋白质合成，最终导致细菌细胞死亡。临床上，庆大霉素用于治疗眼部感染（如睑缘炎和结膜炎）以及皮肤感染，并用于治疗伤口感染[27]、[28]。它有多种剂型，包括注射液、乳膏、软膏和悬浮液，也用于兽医领域。尽管其治疗效果显著，但由于其在肾脏组织中的积累倾向和高治疗成本，临床应用受到一定限制。不过，其广谱抗菌特性使其在人类和兽医医学中仍具有价值[19]、[29]。
近年来，关于基于天然聚合物的复合水凝胶在伤口敷料应用方面的研究显著增加，其中含有CS和GEL的材料因其生物相容性和促进伤口愈合的特性而受到特别关注[12]、[13]。含有丝胶的水凝胶由于具有抗氧化和生物活性，在少数研究中有所报道，主要与不同的聚合物基质结合使用[19]、[23]。本研究在体外条件下合成了CS/GEL/SS水凝胶并对其进行了表征。虽然本研究使用的丝胶含有丰富的功能基团，但由于其球形结构，部分基团难以被有效利用；而明胶（随机卷曲构象）和壳聚糖（线性链结构）则能更有效地暴露氨基和羟基以进行交联。系统评估了不同SS含量对水凝胶凝胶比例、膨胀行为、药物装载能力和释放特性的影响。将丝胶结合到水凝胶网络中提高了亲水性和膨胀能力，增强了生物活性。除了化学交联外，本研究还旨在通过CS、GEL和SS之间的氢键相互作用实现结构稳定，从而设计出稳定的药物输送系统（DDS）。这种稳定性也显著增强了自愈性能。丝胶及其交联密度也是关键参数，使GENTA的释放动力学更加持久和可控。作为伤口敷料的水凝胶有效抑制了大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的生长。此外，与CS和GEL相比，丝胶具有更强的抗氧化能力，能清除自由基并促进伤口愈合。综上所述，本研究旨在补充文献中关于丝胶应用的有限研究，并为丝胶在水凝胶形式中的应用提供有益的参考。
