光催化“标本兼治”糖尿病足
【背景简介】糖尿病足是糖尿病最常见的并发症之一。糖尿病足的高糖微环境诱导过量糖化和慢性炎症，导致糖尿病足溃疡难以愈合。长期服用降糖药容易引进耐药，导致糖尿病足得不到理想的治疗效果。氢分子具有抗炎效应，富氢水泡浴可以一定程度上促进糖尿病足愈合，但长时间泡水不利于结痂，也无法改变高糖微环境，导致治疗糖尿病足的效果有限。
【策略与原理】近日，上海交通大学氢科学中心何前军教授提出了一种光催化“标本兼治”糖尿病足的新概念，通过光催化产氢（治标）和同时原位剥夺葡萄糖（治本）实现高效的糖尿病足治疗。基于此策略，该研究团队开发了一种具有合适能带结构的氢掺杂氧化钛纳米棒（HTON）光催化剂，实现了可见光催化产氢和葡萄糖氧化剥夺（如下图所示），阻止了糖化反应及晚期糖化终末产物受体表达（如下图所示），达到了高效协同治疗糖尿病足的目的。
【主要结论】该工作提出一种全溶液法，成功合成了一种具有良好水分散性和掺杂稳定性的氢掺杂氧化钛纳米棒（HTON）。合成的HTON具有窄的带隙（1.87 eV）和合适的能带结构（价带1.31 eV；导带−0.56 eV），从而实现了可见光催化产氢和葡萄糖氧化（如下图a–f）。将HTON混合在CS/HA水凝胶中制成敷料，涂覆在糖尿病鼠创面上，然后施以可见光照射（50 mW/cm2, 15 min every other day），通过光催化产氢和原位剥夺葡萄糖，有效阻止了晚期糖化终末产物（AGEs）及其受体（RAGEs）的表达（如下图g），显著促进了糖尿病伤口的愈合（如下图h）。该工作提出的光催化“标本兼治”的策略为高效疾病治疗提供了新思路。
【发表成果】相关工作发表在国际著名期刊《自然·通讯》，详见：Photocatalytic glucose depletion and hydrogen generation for diabetic wound healing, Nature Communications 2022, 13, 5684.