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作者与机构及发表信息
该研究由陈一帆（Yifan Chen）、黄伟轩（Weixuan Huang）、陈洋（Yang Chen）、吴敏倩（Minqian Wu）、贾若涵（Ruohan Jia）和游丽君（Lijun You）等人完成。他们隶属于华南理工大学食品科学与工程学院（School of Food Science and Engineering, South China University of Technology），通讯作者为游丽君教授（feyoulijun@scut.edu.cn）。该研究于2022年10月15日发表在期刊《Molecules》上。
学术背景
本研究属于生物材料与伤口愈合领域的交叉学科研究，主要探讨了海藻多糖（polysaccharides from *Laminaria japonica*，简称LJP）在水凝胶型伤口敷料中的应用及其抗炎活性。皮肤作为人体最大的器官，具有保护内部环境、抵抗细菌侵袭和避免水分过度流失的功能。然而，当皮肤受到机械损伤时，会启动复杂的伤口愈合过程，包括止血、炎症反应、细胞增殖和组织重塑四个阶段。其中，炎症反应阶段是伤口愈合的关键环节之一，抑制炎症反应可以显著促进愈合进程。传统的伤口敷料如纱布和棉花虽然能简单止血并防止二次污染，但存在粘连性强、移除时导致疼痛等问题。近年来，基于水凝胶的新型伤口敷料因其良好的亲水性和吸收能力成为研究热点。研究表明，藻类硫酸化多糖（algal sulfated polysaccharides）具有显著的抗炎活性，而其分子量（molecular weight, MW）对生物活性和水凝胶性能有重要影响。因此，本研究旨在通过紫外/过氧化氢（UV/H₂O₂）降解技术制备不同分子量的LJP，并评估其对LJP基水凝胶的抗炎活性、机械性能和溶胀性能的影响。
研究流程
本研究分为多个实验步骤，详细如下：
LJP的制备与降解
使用热水提取法从*Laminaria japonica*中提取LJP，并通过UV/H₂O₂降解法处理不同时间（0、5、10、30和60分钟）以获得不同分子量的LJP（分别为0-LJP、5-LJP、10-LJP、30-LJP和60-LJP）。降解后，样品经过浓缩、离心、透析和冷冻干燥等步骤处理。
化学成分分析
测定LJP样品中的硫酸基团、糖醛酸、还原糖和蛋白质含量，使用比浊法、咔唑法、3,5-二硝基水杨酸法和考马斯亮蓝比色法进行定量分析。
分子量测定
使用高效凝胶渗透色谱法（high-performance gel-permeation chromatography, GPC）测定LJP的分子量，标准品为不同分子量的葡聚糖。
水凝胶制备
将LJP溶液、壳聚糖（chitosan）溶液和聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）溶液按比例混合，通过反复冻融法制备LJP基水凝胶（命名为0-gel、5-gel、10-gel、30-gel和60-gel）。
溶胀性能测试
将冷冻干燥的水凝胶浸泡在蒸馏水中，每隔30分钟称重一次，计算溶胀比（swelling ratio, SR）。
机械性能测试
使用万能材料试验机对湿态水凝胶进行单轴拉伸测试，记录应力-应变曲线，计算拉伸强度（tensile strength, TS）、断裂伸长率（elongation at break, E）和杨氏模量（Young’s modulus, Y）。
细胞毒性测试
使用MTT法检测LJP和LJP基水凝胶对人永生化角质形成细胞（Hacat cells）的细胞毒性。
炎症模型构建与抗炎活性测试
使用脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导Hacat细胞炎症模型，测定不同LJP和水凝胶对促炎因子TNF-α、IL-6和IL-1β的抑制效果，并通过qRT-PCR分析相关基因表达水平。
主要结果
1. 化学成分与分子量变化
随着UV/H₂O₂降解时间延长，LJP的分子量从315 kDa逐渐降低至20 kDa，硫酸基团含量减少，糖醛酸和还原糖含量增加。
溶胀性能
水凝胶的溶胀比随LJP分子量降低而显著增加，例如0-gel的溶胀比为14.38 ± 0.60倍，而60-gel达到20.47 ± 0.42倍。这归因于低分子量LJP形成的交联密度较低，网络结构更松散。
机械性能
UV/H₂O₂降解导致LJP基水凝胶的拉伸强度下降，但断裂伸长率无显著差异。添加PVA增强了水凝胶的韧性和强度，使其克服了传统水凝胶易破裂的问题。
细胞毒性与生物相容性
所有LJP和水凝胶均未表现出细胞毒性，细胞存活率保持在90%以上，表明其具有良好的生物相容性。
抗炎活性
随着LJP分子量降低，水凝胶对促炎因子的抑制效果逐渐增强。60-gel对TNF-α、IL-6和IL-1β的抑制率分别达到57.33%、44.80%和67.72%，显著优于其他组别。此外，60-gel还能通过下调TNF-α、IL-6和IL-1β基因表达发挥抗炎作用。
结论与意义
本研究表明，UV/H₂O₂降解是一种有效提高LJP基水凝胶抗炎活性的方法。低分子量LJP基水凝胶在溶胀性能、机械性能和抗炎活性方面表现出优异特性，具有作为伤口敷料的潜在应用价值。该研究不仅为开发新型生物活性水凝胶提供了理论支持，还为利用藻类多糖改善伤口愈合过程提供了新思路。
研究亮点
1. 创新性地采用UV/H₂O₂降解技术调控LJP的分子量，显著提高了其抗炎活性。 2. 系统评估了LJP分子量对水凝胶性能的影响，揭示了低分子量LJP在溶胀性能和抗炎活性方面的优势。 3. 提供了LJP基水凝胶在伤口愈合各阶段（止血、炎症反应、细胞增殖和组织重塑）的应用潜力。
其他有价值内容
本研究还探讨了LJP基水凝胶在不同伤口愈合阶段的作用机制。例如，在止血阶段，高分子量LJP基水凝胶具有较强的吸血能力和凝血效果；在炎症反应阶段，低分子量LJP基水凝胶表现出最佳的抗炎效果；在细胞增殖阶段，高分子量LJP基水凝胶促进伤口愈合；在组织重塑阶段，低分子量LJP基水凝胶促进胶原蛋白生成和组织修复。这些发现进一步丰富了LJP基水凝胶在伤口愈合中的多功能性应用前景。
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