细菌感染伤口愈合是功能化水凝胶研究的关键内容之一。设计可作为伤口敷料或植入材料表面覆层的粘附性水凝胶具有很高的研究价值。如何同时赋予水凝胶良好的贴附性、可控的抗菌能力及显著的促组织再生效果一直是科研人员的主要研究课题。近年来，光生物调节作用（photobiomodulation）通过不同波长的可见/近红外光照射调控细胞生物学响应受到越来越多的关注，但却没有得到广泛认同。有文献报道660 nm波长的红光照射可促进成纤维细胞迁移、增殖、分化（激活）及胶原分泌。同时，660 nm波长的红光也可通过光动力策略（photodynamic）刺激光敏剂Ce6产生ROS，是一种广泛使用的抗肿瘤/抗菌策略。因此，基于660 nm波长照射的光生物调节和光动力策略具有潜在的协同作用可能，将其与功能化材料整合后可赋予材料多种生物调节功能，并大大简化了体系的复杂性。

  基于此，重庆大学蔡开勇教授团队设计了一种多功能粘附性水凝胶：首先将光敏剂Ce6装载进介孔聚多巴胺颗粒中（MPDA@Ce6 NPs）。然后将儿茶酚基团修饰在GelMA水凝胶上以赋予水凝胶良好的粘附性（GelMAc）。最后将MPDA@Ce6 NPs装载进GelMAc水凝胶中。所制备的水凝胶可以紧密粘附在医用钛材表面作为钛材表面功能化修饰的覆层。同时该水凝胶在功率为1 W cm^?2的660 nm波长红光照射下通过光动力策略激发光敏剂Ce6产生ROS，具有良好的抗菌效果。此后，再将照射光功率调节至100 mW cm^?2后又具有显著的促进成纤维细胞迁移、激活作用。体内体外一系列实验验证该材料具有良好的促进感染伤口愈合，加快组织再生的作用。同时也为光生物调节作用在日后更广泛的应用打下了良好基础。相关工作发表在Biomaterials上（DOI：10.1016/j.biomaterials.2021.121164）。

  所制备的GelMAc/MPDA@Ce6水凝胶在1 W cm^?2的660 nm波长红光照射下可显著释放ROS （图1 E-G）。同时该水凝胶可紧密贴附在钛材表面，经过14天的PBS浸泡后仍可保持稳定。

图1: GelMAC/MPDA@Ce6水凝胶的制备及表征。

  将光功率调节为100 mW cm^?2后 成纤维细胞NIH3T3的Thy-1表达水平显著下降，α-SMA表达水平显著上升。另外通过测量细胞ATP水平，发现光照后NIH3T3细胞的ATP水平也显著上升，证明成纤维细胞已被激活（图2）。

图2: 成纤维细胞激活验证。A：细胞免疫荧光检测Thy-1及α-SMA的表达水平。B：ATP水平检测。C-F：Western blot检测。

图3: 同时可控光生物调节/光动力策略示意图。

  原文链接：A multifunctional hydrogel coating to direct fibroblast activation and infected wound healing via simultaneously controllable photobiomodulation and photodynamic therapies, Biomaterials, 2021, 278, 121164.

  http://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.121164