关键词：席夫碱水凝胶、粘附可注射水凝胶、Fe³⁺-槲皮素纳米酶（Fe-Que）、葡萄糖氧化酶（GOx）、高血糖 - ROS - 缺氧环路

Pathology-driven catalytic nanozyme–integrated adhesive hydrogel disrupts the hyperglycemia–ROS–hypoxia loop to accelerate vascularized fracture healing in diabetes

Biomaterials，Volume 336, January 2027, 124477

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2026.124477

一、研究背景

糖尿病患者发生骨折后，损伤局部常形成持续性高血糖、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）过量蓄积、组织缺氧与慢性炎症共同构成的病理微环境，可显著抑制血管新生与骨再生进程，最终导致骨折愈合延迟甚至骨不连的不良结局。现有骨修复生物材料大多仅靶向单一病理因子，难以阻断多种病理因素间相互串联的代谢级联反应。因此，本研究构建可响应病理微环境的催化纳米酶复合可注射粘附水凝胶，以期同步调控糖尿病骨折部位的高血糖、氧化应激、缺氧及免疫失衡多重病理异常。

二、材料体系构建与设计

首先以三价铁离子（Fe³⁺）与槲皮素（Quercetin, Que）进行配位自组装制备Fe-Que纳米酶，进一步负载葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase, GOx）得到Fe-Que-GOX催化纳米单元；随后将该纳米单元引入动态席夫碱水凝胶网络，成功制备Gel-FQG复合水凝胶。该复合水凝胶同时具备良好的组织粘附性与可注射性，且可长时间维持稳定的催化活性。

三、作用机制

Gel-FQG可通过级联催化反应实现多重病理微环境调控：GOx可持续消耗局部过量葡萄糖并生成过氧化氢（H₂O₂），Fe-Que纳米酶通过模拟过氧化氢酶活性分解H₂O₂、清除ROS并释放氧气，由此打破高血糖-ROS-缺氧的病理性恶性循环；同时该体系可抑制TNF-α/NF-κB/HIF-1α信号通路，调控巨噬细胞向促再生M2表型极化，改善局部免疫微环境，最终促进高糖微环境下的成骨分化与血管生成。

四、创新点与展望

本研究基于糖尿病骨折的病理微环境特征，设计开发了级联催化纳米酶粘附水凝胶，实现了多病理因素的同步调控，突破了传统单靶点修复材料的局限性，为糖尿病骨缺损与骨折修复提供了新型生物材料策略，在代谢性骨损伤修复领域具备重要临床转化价值。

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