新型材料在糖尿病足创面组织修复中的应用

doi:10.12307/2026.886

中国组织工程研究 ›› 2026, Vol. 30 ›› Issue (32): 8563-8568.doi: 10.12307/2026.886

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新型材料在糖尿病足创面组织修复中的应用

夏瑾燕1，苏梅芳2，杨文育1，胡琦兰1，龚丽3

1黄冈职业技术学院，湖北省黄冈市 438000；2黄冈市中心医院血液科，湖北省黄冈市 438000；3英山县人民医院麻醉科，湖北省黄冈市 438700

接受日期:2026-02-07 出版日期:2026-11-18 发布日期:2026-04-29
通讯作者: 苏梅芳，主任医师，黄冈市中心医院血液科，湖北省黄冈市 438000
作者简介:夏瑾燕，女，1975年生，湖北省黄冈市人，汉族，副教授，主要从事临床内科、应急救护方面的研究。
基金资助:
湖北省自然科学基金创新发展联合基金项目(2025AFD367)，项目负责人：杨文育

Application of novel materials in tissue repair of diabetic foot wounds

Xia Jinyan1, Su Meifang2, Yang Wenyu1, Hu Qilan1, Gong Li3

1Huanggang Polytechnic College, Huanggang 438000, Hubei Province, China; 2Department of Hematology, Huanggang Central Hospital, Huanggang 438000, Hubei Province, China; 3Department of Anesthesiology, Yingshan County People’s Hospital, Huanggang 438700, Hubei Province, China

Accepted:2026-02-07 Online:2026-11-18 Published:2026-04-29
Contact: Su Meifang, Chief physician, Department of Hematology, Huanggang Central Hospital, Huanggang 438000, Hubei Province, China
About author:Xia Jinyan, Associate professor, Huanggang Polytechnic College, Huanggang 438000, Hubei Province, China
Supported by:
Innovation and Development Joint Fund of Hubei Natural Science Foundation Project, No. 2025AFD367 (to YWY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
糖尿病足创面：是糖尿病患者因周围神经病变、血管病变和感染等因素导致的足部皮肤组织损伤，通常表现为慢性、难愈合的溃疡，是糖尿病严重的并发症之一，具有高发病率、高致残率和高复发率的特点。
文献计量分析：是一种基于数学和统计方法，对学术文献(如论文、专利、书籍等)进行定量分析的研究手段。文献计量通过分析文献的数量、作者、机构、关键词、引文网络等特征，揭示某一学科领域的发展趋势、知识结构、研究热点、核心作者与合作网络等，常用于评估科研产出、预测学科动向或辅助科技政策制定。

背景：近年来，材料科学与生物医学工程的交叉融合为糖尿病足创面治疗开辟了新途径，出现了如多功能水凝胶、组织工程支架和纳米颗粒系统等新型生物材料，成为研究的热门。
目的：通过文献计量分析糖尿病足创面治疗中新型材料的设计原理、生物学功能及其在应对糖尿病足创面复杂病理挑战中的应用潜力，并对该领域的未来发展方向和挑战进行展望。
方法：在Web of Science数据库中，收集数据库建库至2025年6月有关新型材料治疗糖尿病足创面的文献，运用CiteSpace软件进行计量学可视化分析。
结果与结论：1979-2025年，新型材料治疗糖尿病足创面领域的发文量整体呈波动上升趋势，其中2022-2025年呈爆发式增长。美国以602篇的发文量位居第一，其次为中国(发文量284篇)，然后是印度(发文量166篇)。按发文量统计，四川大学在该领域的发文量最多，其次为德黑兰医科大学；按照论文的影响力统计，四川大学发表论文的总影响力最大，其次为南开大学。华西医院的发文量位居第一，其次为贝斯以色列女执事医疗中心，排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院；按照发表论文的影响力统计，华西医院发表论文的影响力最大，其次为上海第九人民医院，排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院。按照发文量统计，Success Bio-Tech Co. Ltd、Engineering Software Research and Development Inc、Foot and Ankle Associates of Central Illinois LLC以2篇的发文量位居第一；按发表论文的影响力统计，Organogenesis Inc发表论文的影响力最高，其次为Food Industry Research Co。《Wounds》以96篇的发文量位居第一，其次为《Foot Ankle Int》，发文量为40，排名第3的期刊为《Cureus》，发文量为38。按照发文量统计，Bus, Sicco A的发文量最多(12篇)，其次为Lázaro-Martínez, José Luis(8篇)；按照发表论文的影响力统计，GBD 2021 US Burden of Disease and Forecasting Collaborators、GBD 2021 Diabetes Collaborators、GBD 2021 US Obesity Forecasting Collaborators、GBD 2021 US Burden of Disease Collaborators、GBD 2021 Adult BMI Collaborators、GBD 2021 Adolescent BMI Collaborators、GBD 2021 Causes of Death Collaborators发表论文的影响力最大。

https://orcid.org/0009-0002-6240-4118(夏瑾燕)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

关键词: 糖尿病足, 糖尿病足创面, 糖尿病足溃疡, 生物材料, 敷料, 可视化分析

Abstract: BACKGROUND: In recent years, the convergence of materials science and biomedical engineering has opened new avenues for diabetic foot wound treatment. Novel biomaterials such as multifunctional hydrogels, tissue engineering scaffolds, and nanoparticle systems have become a research hotspot.
OBJECTIVE: To analyze, through bibliometric analysis, the design principles and biological functions of novel materials used in diabetic foot wound treatment, their potential in addressing the complex pathological challenges of diabetic foot, and to forecast future directions and challenges in this field.
METHODS: We searched the Web of Science database for literature on novel materials for diabetic foot wound treatment from its inception until June 2025. CiteSpace software was used for bibliometric and visual analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: From 1979 to 2025, the publication output in the field of novel materials for treating diabetic foot ulcers showed an overall fluctuating upward trend, with an explosive growth period observed between 2022 and 2025. The United States had the highest number of publications (602), followed by China (284) and India (166). Among institutions, Sichuan University had the highest publication volume, followed by Tehran University of Medical Sciences. Ranked by the total influence of publications, Sichuan University ranked first, followed by Nankai University. Among hospitals, West China Hospital had the highest publication count, followed by Beth Israel Deaconess Medical Center and Thomas Jefferson University Hospital. Ranked by the influence of publications, West China Hospital remained first, followed by Shanghai Ninth People’s Hospital and Thomas Jefferson University Hospital. Among enterprises/groups, Success Bio-Tech Co. Ltd., Engineering Software Research and Development Inc., and Foot and Ankle Associates of Central Illinois LLC were tied for first place in publication count (each with 2 publications). Ranked by influence, Organogenesis Inc. had the highest influence, followed by Food Industry Research Co. Among journals, Wounds had the highest number of publications (96), followed by Foot Ankle Int (40) and Cureus (38). Among authors, Bus, Sicco A. had the most publications (12), followed by Lázaro-Martínez, José Luis (8). Ranked by publication influence, the GBD 2021 collaborative research groups (including the US Burden of Disease and Forecasting Collaborators, Diabetes Collaborators, Obesity Collaborators, Adult and Adolescent BMI Collaborators, Causes of Death Collaborators, etc.) had the highest influence.

Key words: diabetic foot, diabetic foot wound, diabetic foot ulcer, biomaterials, dressings, visualization analysis

中图分类号:

夏瑾燕, 苏梅芳, 杨文育, 胡琦兰, 龚丽. 新型材料在糖尿病足创面组织修复中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(32): 8563-8568.

Xia Jinyan, Su Meifang, Yang Wenyu, Hu Qilan, Gong Li. Application of novel materials in tissue repair of diabetic foot wounds[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2026, 30(32): 8563-8568.

图/表（结果） 9

2.1 新型材料治疗糖尿病足创面领域的发文趋势如图1所示，1979-2004年，新型材料治疗糖尿病足创面领域的发文量较少，均不足20篇；2005-2018年，该领域发文量有所增加，其中2017年该领域的发文量达到78篇，2018年该领域的发文量达到76篇；2019-2025年，该领域的发文量持续增长，其中2022-2025年呈爆发式增长。值得注意的是，文章数据收集工作截止于2025年6月，因此，2025年仅涵盖部分数据，存在样本覆盖不全的局限性。总体来说，新型材料治疗糖尿病足创面领域的发文量整体呈波动上升趋势。
2.2 新型材料治疗糖尿病足创面领域国家发文分析新型材料治疗糖尿病足创面领域发文量排名靠前的国家，见图2。美国以602篇的发文量位居第一，其次为中国(发文量284篇)，然后是印度(发文量166篇)，伊朗、意大利、土耳其、德国、波兰、西班牙、巴西与澳大利亚的发文量分别为71，53，47，41，36，32，31，30。该结果说明美国、中国在该领域做出了巨大贡献。
2.3 新型材料治疗糖尿病足创面领域学院发文分析如图3A所示，按发文量统计，四川大学在该领域的发文量最多，为13篇；其次为德黑兰医科大学，发文量为11篇；哈佛医学院与阿姆斯特丹大学的发文量均为10，排名第三，其余学院的发文量均不足10篇。如图3B所示，按照论文的影响力统计，四川大学发表论文的总影响力最大，其次为南开大学，排名第三的为哈佛医学院，排名第四的为上海交通大学医学院，排名第五的为华中理工大学。

2.4 新型材料治疗糖尿病足创面领域医院发文分析如图4A所示，华西医院以10篇的发文量位居第一，其次为贝斯以色列女执事医疗中心(6篇)，排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院(5篇)。如图4B所示，按照发表论文的影响力统计，华西医院发表论文的影响力最大，其次为上海第九人民医院，排名第三的为托马斯·杰斐逊大学医院。结果表明华西医院在该领域的贡献较大，并且发表论文的影响力较高。
2.5 新型材料治疗糖尿病足创面领域公司发文分析如图5A所示，按照发文量统计，Success Bio-Tech Co. Ltd、Engineering Software Research and Development Inc、Foot and Ankle Associates of Central Illinois LLC以2篇的发文量位居第一，Neobiosis LLC、a a Analysis Group Inc、Klinikum Wuppertal Gmb、Crystal Clinic Inc、Human-Care Ltd、Shionogi and Co. Ltd等的发文量均为1篇。如图5B所示，按发表论文的影响力统计，
Organogenesis Inc发表论文的影响力最高，其次为Food Industry Research Co，TotipotentRX Center for Cellular Medicine发表论文的影响力排在第3位，Success Bio-Tech Co发表论文的影响力排在第4位，Engineering Software Research and Development Inc发表论文的影响力排在第5位。
2.6 新型材料治疗糖尿病足创面领域期刊发文分析如图6，表1所示，《Wounds》以96篇的发文量位居第一，其次为《Foot Ankle Int》，发文量为40，排名第3的期刊为《Cureus》，发文量为38，《PLoS One》《Medicina (Kaunas)》《Diabetes Metab Res Rev》的发文量依次为31，28，26，分别居第4，5，6位。

2.7 新型材料治疗糖尿病足创面领域作者发文分析按照发文量统计，Bus, Sicco A的发文量最多(12篇)，其次为Lázaro-Martínez, José Luis (8篇)，排名第三的为Chockalingam, Nachiappan (7篇)，van Netten, Jaap J、Yazdanpanah, Leila的发文量均为5篇，Ledermann, Hans Peter、Lee, Jin Woo、Kearney, Cathal J、Chatzistergos, Panagiotis E、Lavery, Lawrence A的发文量均为4篇。按照发表论文的影响力统计，GBD 2021 US Burden of Disease and Forecasting Collaborators、GBD 2021 Diabetes Collaborators、
GBD 2021 US Obesity Forecasting Collaborators、GBD 2021 US Burden of Disease Collaborators、GBD 2021 Adult BMI Collaborators、GBD 2021 Adolescent BMI Collaborators、GBD 2021 Causes of Death Collaborators发表论文的影响力最大，均为88.5；其次为Bus, Sicco A，发表论文的影响力为57.8；Phillips, T J、Bello, Y M发表论文的影响力均为55。发文量与论文影响力排名前10的作者，见表2。作者间的合作网络见图7，显示作者之间的合作较少。

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引言

糖尿病已成为全球性的重大公共卫生挑战，糖尿病足作为糖尿病最严重的慢性并发症之一，给患者带来了巨大的痛苦和经济负担，是导致非创伤性下肢截肢的首要原因[1-2]。糖尿病足创面的病理生理机制极为复杂，涉及多方面因素，包括外周神经病变导致的足部感觉缺失、外周血管疾病引起的局部缺血缺氧以及高糖环境下细胞功能异常和持续的炎症反应[3-4]；此外，创面微环境中蛋白酶活性的异常升高会降解新生的细胞外基质和生长因子，进一步阻碍愈合进程[5]。细菌感染和生物膜的形成是糖尿病足创面面临的另一严峻挑战，不仅加剧炎症，还对传统抗生素产生耐药性，使治疗变得更加困难[6-7]。
传统的糖尿病足创面治疗方法，如清创、减压和使用传统敷料(如纱布)，虽然是基础护理的必要环节，但往往难以有效应对上述复杂的病理挑战[8-10]。理想的创面敷料应能提供湿润的愈合环境、有效控制感染、吸收渗出液并主动促进组织再生，而传统敷料的功能相对单一，因此，开发能够靶向糖尿病足创面病理微环境的新型治疗策略和先进生物材料显得至关重要。
近年来，材料科学与生物医学工程的交叉融合为糖尿病足创面治疗开辟了新途径，出现了如多功能水凝胶、组织工程支架和纳米颗粒系统等新型生物材料，成为研究的热门[11-14]。因此，此次研究通过文献计量分析糖尿病足创面治疗中新型生物材料的设计原理、生物学功能及其在应对糖尿病足创面复杂病理挑战中的应用潜力，并对该领域的未来发展方向和挑战进行展望。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

材料方法

讨论

3.1 水凝胶多功能创面敷料的理想平台水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联形成的具有三维网络结构的材料，能够吸收并保留大量水分，其含水量和柔软的质地与人体软组织高度相似，能有效模拟细胞外基质的微环境[16-17]。这些特性使水凝胶成为糖尿病足创面敷料的理想选择，它不仅能为创面提供最佳的湿润愈合环境，还能作为载体，递送各种活性物质。
3.1.1 基于天然聚合物的水凝胶天然聚合物因优异的生物相容性、生物降解性和低免疫原性而被广泛应用于构建水凝胶敷料，多糖类(如壳聚糖、海藻酸钠、透明质酸、黄芪多糖)和蛋白质类(如胶原蛋白、明胶)是其中的代表。例如，TANG等[18]设计了一种由黄芪多糖、羧甲基壳聚糖和海藻酸钠构成的多网络水凝胶，该水凝胶利用了黄芪多糖固有的降血糖和抗炎特性，协同促进糖尿病足创面愈合。透明质酸是细胞外基质的关键成分，基于透明质酸的自愈合水凝胶能够适应足部等活动部位的动态变化，在发生机械损伤时能快速自我修复，保持敷料的完整性，为持续治疗提供保障[19-20]。此外，甲基丙烯酸明胶水凝胶因良好的生物功能和可调节的机械性能，也成为细胞递送和组织修复的热门材料[21]。
3.1.2 智能与功能化水凝胶为了更好地应对糖尿病足创面复杂的病理微环境，研究人员开发了多种具有“智能”响应和特殊功能的水凝胶。
环境响应型水凝胶：这类水凝胶能够感知创面微环境的变化(如pH值、葡萄糖浓度、温度或特定酶的存在)并作出相应的反应，如按需释放药物。PAN等[22]构建了一种对pH值和葡萄糖双重响应的水凝胶，在糖尿病足创面的高糖和酸性微环境中，该凝胶的动态化学键(希夫碱和苯硼酸酯键)会发生断裂，从而加速负载的抗炎和促血管生成药物的释放，实现精准治疗。这种智能释药系统能够显著提高治疗效率并减少不良反应[16]。
导电水凝胶：糖尿病足创面常伴有神经损伤和肌肉功能下降，导电水凝胶通过引入导电聚合物(如聚吡咯)或纳米材料，不仅能通过电刺激促进细胞迁移和组织再生，还能作为柔性电极实时监测创面周围肌肉的肌电信号，为康复治疗提供客观依据，实现了“治疗-监测一体化” [18，23]。
免疫调节水凝胶：慢性炎症是糖尿病足创面难以愈合的关键因素，其特征是促炎M1型巨噬细胞的持续激活。免疫调节水凝胶通过释放特定分子或利用材料本身的特性，诱导巨噬细胞从促炎的M1型向促修复的M2型极化，从而打破炎症循环，为组织再生创造有利的免疫微环境[24-25]。
可注射水凝胶：通过微创注射的方式，可注射水凝胶能够填充不规则的深部创口并在原位形成凝胶，实现药物或细胞的精准递送，避免了传统敷料更换带来的二次损伤[26]。
3.2 组织工程支架引导组织再生的“建筑蓝图”组织工程学的核心思想是利用生物材料制成的支架、种子细胞和生物活性因子三要素来构建具有生物学功能的组织或器官，以修复或替代受损组织[27]。在糖尿病足创面治疗中，组织工程支架提供了一个三维的物理支撑结构，引导细胞黏附、增殖和分化，最终形成新的皮肤组织。
3.2.1 支架的制备技术先进的制造技术使得研究人员能够精确控制支架的微观结构和宏观形态。
静电纺丝：该技术可以制备出直径从微米到纳米级别的纤维，这些纤维交织形成的非织造垫具有极高的比表面积和孔隙率，其结构与天然细胞外基质高度相似，非常有利于细胞的生长和营养物质的交换[28]。例如，将黄芪多糖与聚乙烯醇共混进行静电纺丝制备的纳米纤维膜可以负载药物，用于促进糖尿病足创面愈合[29]。
3D打印与生物打印：3D打印技术能够根据患者创面的CT或MRI数据定制化地制造出形状和尺寸完全匹配的个性化支架，尤其适用于伴有骨缺损的复杂糖尿病足创面[30]。生物打印则更进一步地将细胞、生物材料和生长因子混合成“生物墨水”，直接打印出具有生物活性的组织结构，为功能性皮肤替代物的构建提供了可能[31]。
3.2.2 支架材料与细胞疗法支架的材料选择对其性能至关重要。天然聚合物如胶原蛋白和丝素蛋白是常用的支架材料，一项研究利用鱼胶原蛋白海绵作为载体负载人脐带间充质干细胞，发现这种复合支架能显著改善糖尿病大鼠的创面愈合质量，证明了支架与干细胞协同作用的巨大潜力[32]。间充质干细胞因多向分化潜能和强大的旁分泌功能(分泌多种生长因子和细胞因子)被认为是糖尿病足创面细胞治疗的理想选择[33]。此外，聚乳酸、聚己内酯等合成聚合物也因可控的降解速率和优良的机械性能而被广泛研究[34]。
3.2.3 纳米颗粒系统精准干预创面微环境的“智能弹药”纳米技术的发展为糖尿病足创面治疗提供了前所未有的精准干预手段。通过将纳米颗粒整合到水凝胶或支架中可以赋予敷料特定的生物学功能，如抗菌、抗氧化和促血管生成等[35]。
金属纳米颗粒：银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)等金属的纳米颗粒因广谱、高效的抗菌活性而备受关注，能有效对抗糖尿病足创面常见的耐药菌，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌[36]。例如，将氧化锌(ZnO)纳米颗粒掺入泊洛沙姆水凝胶中制备的纳米复合材料，不仅表现出优异的抗菌性能，还能促进成纤维细胞和血管内皮细胞的增殖与迁移[37]。
纳米酶：纳米酶是一类具有类酶催化活性的纳米材料。在糖尿病足创面中，过量的活性氧会造成氧化应激损伤，但适度的活性氧又是细胞信号传导和抗菌所必需的。WEI等[38]开发了一种“Janus脂质酶”，它具有双重功能：一方面，其负载的光敏剂在光照下产生活性氧杀灭细菌；另一方面，其本身的类超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性可以清除多余的活性氧，从而恢复创面的氧化还原稳态和免疫平衡，有效促进组织再生。
药物负载纳米颗粒：纳米颗粒可以作为药物的载体实现药物在创面局部的持续、稳定释放。例如，将具有抗氧化和促血管生成作用的白藜芦醇负载于纳米颗粒中，再将其包埋于水凝胶内，可以协同多糖基质的抗炎作用，共同加速创面愈合[39]。
3.3 展望新型生物材料的出现为攻克糖尿病足创面这一临床难题带来了希望，未来的发展趋势将聚焦于材料的多功能集成、智能化和个性化。最有效的治疗策略往往不是单一功能的材料，而是将抗菌、抗炎、促血管生成、免疫调节等多种功能协同整合于一体的复合系统，例如，开发一种能够实时监测创面pH值或细菌负荷，并在检测到异常时自动释放抗生素或抗炎药的“智能敷料”，将是该领域的重要发展方向[40]。
然而，将这些先进材料从实验室研究成功推向临床应用仍面临诸多挑战：首先是临床转化的障碍，许多在动物模型上表现优异的材料，它们在人体中的安全性、有效性和长期稳定性仍需通过大规模、严格的临床试验证实[41]；其次是成本效益问题，复杂的制备工艺和昂贵的原材料可能导致最终产品价格高昂，限制这些材料在临床上的广泛应用[16]。因此，在追求高性能的同时，也需要考虑材料的可及性和经济性。
展望未来，人工智能(AI)和机器学习将在新型生物材料的研发中扮演越来越重要的角色。通过高通量筛选和计算模拟，AI可以极大地加速新材料的发现、设计和性能优化过程[42]。SZYMANSKI等[43]建立的“A-Lab”——一个用于无机材料合成的自主实验室，已经展示了AI驱动的自动化平台在材料发现方面的巨大潜力。将这种模式应用于糖尿病足创面敷料的开发，有望在短时间内设计出针对特定患者病理特征的个性化治疗方案。结合3D打印等先进制造技术，未来可以为每一位糖尿病足创面患者“量身定制”兼具最佳物理形态和生物功能的创面敷料，从而实现精准医疗。
3.4 结论糖尿病足创面的治疗是现代医学面临的严峻挑战，传统治疗方法的局限性促使研究人员将目光投向新型生物材料。该综述系统总结了水凝胶、组织工程支架和纳米颗粒系统在糖尿病足创面修复中的应用，这些先进材料通过模拟细胞外基质、提供结构支撑、靶向递送药物、调控免疫微环境和对抗细菌感染等多种机制展现出巨大的治疗潜力。尽管从基础研究到临床应用的道路依然漫长，但随着材料科学、生物技术和人工智能的不断融合，开发出能够有效应对糖尿病足创面复杂病理生理过程的多功能、智能化、个性化新型敷料前景可期，这些创新将有望显著提高糖尿病足创面的治愈率，降低截肢风险，从而极大地改善全球数百万糖尿病患者的生活质量。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

新型材料在糖尿病足创面组织修复中的应用

Application of novel materials in tissue repair of diabetic foot wounds

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