一、研究背景

糖尿病（DM）是一种以多种因素引起的慢性高血糖为特征的代谢性疾病。它的发生是由于胰岛素分泌和/或作用的缺陷。糖尿病的典型症状，被称为“三多一失”，包括多尿、多饮、多食和体重减轻，通常伴有皮肤瘙痒。碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢的长期代谢紊乱可导致一系列慢性并发症，如眼睛、肾脏、神经、心脏和血管等重要器官的进行性病变、功能障碍和衰竭。严重的代谢紊乱可在疾病严重程度或压力情况下发生，导致与糖尿病相关的全球高死亡率。因此，这种疾病给世界各地的卫生保健系统带来了巨大的财政压力。1型糖尿病（T1DM）和2型糖尿病（T2DM）是最常见的形式，两者都表现出明显的遗传异质性。此外，还有其他特定的糖尿病原因，如年轻发病的成人糖尿病和由线粒体基因突变引起的糖尿病。尽管这些糖尿病亚型的发病率和发病机制存在差异，但潜在的病理基础仍然是身体无法正确处理和利用葡萄糖，导致血糖水平升高。

糖尿病足溃疡（DFU）是糖尿病常见且严重的并发症，其特征是由于大血管和微血管病变导致下肢溃疡和坏疽。发展到坏疽阶段可能导致截肢甚至死亡。周围神经病变和周围血管疾病（PAD）是DFU发生的主要因素。神经病变可导致内在足部肌肉挛缩，导致爪趾畸形和跖骨头部压力增加，使该区域更容易发生溃疡。近端指间关节屈曲会增加关节背侧和趾跖侧溃疡的风险。血管病变阻碍组织愈合，如果没有血管重建，即使是轻微的动脉功能不全损伤也几乎没有愈合的机会。因此，DFU是导致非创伤性截肢的主要原因，并导致大量治疗费用，使其成为一个重大的社会问题。

为什么DFU治疗昂贵？为了理解这一点，我们需要研究为什么伤口愈合是具有挑战性的，以及哪些因素延长了愈合过程。周围神经病变、畸形和大血管疾病是导致DFU愈合失败的主要原因。影响DFU的其他重要因素包括成纤维细胞增殖低、受体下调和真皮蛋白基质不足。总之，所涉及的机制是复杂的，但它们为DFU的治疗提供了充足的空间。DFU的治疗方法因个体症状和疾病分期而异。调节血糖水平和适当的胰岛素治疗对伤口愈合有很高的疗效。其他方法，如血循环重建术、高压氧治疗和粒细胞集落刺激因子也被使用。然而，在大多数情况下，伤口敷料为开放性伤口创造了最佳环境，从而更好、更快地愈合伤口。

然而，传统的伤口敷料，如纱布，由于固有的材料缺陷，功能有限。它们只能部分替代受损皮肤的功能，并为伤口愈合提供微环境。正常的伤口愈合过程有不同的阶段，具有不同的病理特征。因此，需要一种有效的局部给药方法来帮助糖尿病伤口的愈合。近年来，出现了新的药物输送系统，包括纤维膜、泡沫和水凝胶。然而，纳米纤维在促进新皮肤组织形成、血管重塑和渗出物吸收方面显示出优异的效果。纳米纤维的多孔结构有利于药物的连续输送，并允许易于表面修饰以赋予特定功能。

静电纺丝技术可以精确调整纤维的组成和大小，使其成为各种生物医学领域的通用工具，如医疗植入物、伤口敷料、骨组织工程支架、抗菌剂、药物输送载体、仿生致动器、牙科材料、和酶固定支架。电纺丝支架具有独特的微观结构和适宜的力学性能，类似于天然细胞外基质的纳米网络结构。这种网状结构有助于吸收伤口组织渗出物，促进气体交换，增强皮肤组织再生。此外，电纺丝支架支持细胞植入、附着、营养渗透和代谢废物排放，为细胞生长、增殖、粘附、迁移和分化创造了最佳微环境。此外，电纺丝支架提供了装载生物活性因子或药物的能力，如抗生素、抗炎药、降糖药、无机纳米颗粒、生物活性因子和特定活性细胞。此外，纤维结构可以调节，实现对药物释放的精确控制。因此，电纺丝支架在治疗糖尿病足溃疡方面具有很大的前景。

在本文中，我们简要介绍了正常和糖尿病伤口愈合的病理机制，以及通过静电纺丝设备制备的纳米纤维支架的不同结构。总结了各类静电纺丝支架及负载不同药物的静电纺丝支架在促进糖尿病创面愈合中的应用。

二、摘要

糖尿病性伤口是慢性伤口的一个重要组成部分，其特征是炎症细胞因子、基质金属蛋白酶（MMPs）和活性氧（ROS）水平升高。它们还与血管生成受损、持续感染和住院的可能性高有关，给患者带来巨大的经济负担。在严重的情况下，可能发生截肢甚至死亡。糖尿病足溃疡（DFUs）是糖尿病的常见并发症，高达25%的糖尿病患者在其一生中有患足溃疡的风险，超过70%的患者最终需要截肢。电纺丝支架在结构上与细胞外基质（ECM）相似，能促进成纤维细胞的粘附、生长和迁移，从而促进创面处新皮肤组织的形成。通过静电纺丝设备制备的电纺丝支架的组成和尺寸易于调节，可以通过改变纤维结构来控制药物释放。这些支架的多孔性有利于气体交换和伤口渗出物的吸收。此外，纤维表面可以很容易地修饰以赋予特定功能，这使得静电纺丝纳米纤维支架在治疗糖尿病伤口方面非常有前景。本文简要介绍了正常伤口的愈合过程和糖尿病伤口的病理机制，包括糖尿病足溃疡等并发症。探讨了静电纺丝纳米纤维支架在糖尿病创面治疗中的优势。综述了不同类型纳米纤维支架用于糖尿病创面的研究结果，并对纳米纤维支架上载药的方法进行了综述。这些进展拓宽了有效治疗糖尿病伤口的视野。

三、结论

全球糖尿病诊断率正在迅速上升，导致糖尿病足溃疡（DFUs）显著上升。为了满足患者的需求，有必要在治疗方案上不断创新，以克服目前的局限性。静电纺丝支架由于其结构和组成与细胞外基质（ECM）相似，在糖尿病伤口愈合和DFU治疗中显示出良好的效果。这些支架为细胞粘附、生长和促进皮肤组织愈合和新生血管提供了有利的环境。

本文综述了正常创面和糖尿病创面的病理差异，讨论了DFUs的发病机制，并强调了迫切需要新的治疗方法。介绍了不同液体和结构的电纺丝支架及其在糖尿病创面中的应用。这些应用大多是通过载药支架或电纺丝支架的固有特性，如刺激细胞迁移、促进血管生成、减少炎症和感染、促进组织再上皮化等，来促进糖尿病伤口的再生。

图1.(A)伤口愈合及其主要细胞成分。伤口的修复始于凝血期，此时血小板栓塞可防止失血和初始纤维蛋白基质的形成。接下来是炎症阶段，用于清除碎片和防止感染。肥大细胞释放组胺促进中性粒细胞的涌入。然后，单核细胞迁移到损伤部位并分化为组织巨噬细胞，帮助清除残留的细胞碎片和中性粒细胞。在增殖阶段，角化细胞迁移闭合创面，血管生成重建血管，成纤维细胞用肉芽组织取代最初的纤维蛋白凝块。巨噬细胞和调节性T细胞在这一愈合阶段起着关键作用。最后，在重塑阶段，成纤维细胞进一步重塑沉积的基质，而血管变性和肌成纤维细胞有助于整体伤口收缩。(B)糖尿病患者伤口愈合的影响因素。糖尿病创面角化细胞表现出异常活化，导致过度增生和迁移受损。此外，大量的慢性炎症细胞，如巨噬细胞和成纤维细胞，经历衰老并表现出衰老相关的分泌表型（SASP）。这会使衰老永久化，引发活性氧（ROS）的释放，并加剧炎症。

图2.静电纺丝设备示意图。

图3.四轴静电纺丝示意图，右上角插图为同心圆纺丝器照片。