中科院理化技術研究所王樹濤課題組Adv. Mater.：一種粘性生物流體自泵油水凝膠敷料加速糖尿病傷口愈合

摘要：傷口分泌的流動性差的粘性生物流體給傳統“吸水性”傷口敷料帶來了挑戰，通常會引起長時間的嚴重，阻礙了血管生成，延遲傷口愈合。在本文中，我們通過三維模板化浸潤誘導轉移（3D-WET）聚合方法制備了一種具有對齊水化水凝膠通道的自泵油水凝膠敷料（SPD），該敷料可以有效地排出粘性流體從而加速糖尿病傷口愈合。敷料疏水/親水的不對稱浸潤性和其對齊的水化水凝膠通道共同實現了傷口粘性流體的單向導出，從而防止傷口過度水化和炎癥刺激。此外，油凝膠層可以粘附在傷口周圍干燥的皮膚上，但在濕潤的傷口區域則能輕松剝離，從而避免對傷口新形成的組織造成二次創傷。以糖尿病大鼠模型為例，與商業敷料（3M，Tegaderm^TM水膠體敷料）相比，SPD可顯著下調約70.8%的炎癥反應，真皮重塑增強約14.3%，傷口愈合時間縮短約33.3%。這項研究促進了涉及粘性生物液體的慢性傷口的下一代功能性敷料的發展。

關鍵詞：粘性流體，自泵，油水凝膠，糖尿病傷口愈合，WET策略

高粘性傷口滲出物通常會惡化傷口，并伴有傷口變性、感染和持續的炎癥反應。在臨床中，理想的傷口敷料應該能按需、及時地移除傷口多余的滲出物。然而，傳統的“吸水”傷口敷料由于其固有的親水性無法將像水一樣的過量滲出物完全移除。2019年，我們提出了一種獨特的自泵敷料模型用于移除過多的生物體液。隨后，一些基于疏水/親水納米纖維復合的自泵敷料被陸續開發。然而，疏水纖維和親水纖維之間通過物理堆疊在臨床應用中并不能提供足夠的機械強度，導致部分自泵能力的喪失。此外，利用通道或孔隙結構（如：錐形微孔、排列微通道和分形微通道等）可以進一步提高自泵敷料的自泵能力。然而，目前大多數的研究都側重于純水的導出，而忽略了生物流體固有的黏度，其范圍從血清（約1.4 mPa·s）、全血（約5.5 mPa·s）、眼淚（1.5 ~ 9 mPa·s）、唾液（5 ~ 25 mPa·s）到胃腸道粘液（6 ~ 84 mPa·s）。粘性流體較高的粘度和較弱的流動性嚴重的影響著它們的運輸。在臨床中，用于移除傷口部位粘性生物流體的方法，如生理鹽水沖洗，物理擦除和負壓傷口治療等都會帶來不可避免地繼發性創傷和持續疼痛刺激等問題。因此，開發具有高效移除粘性生物流體的新一代自泵敷料仍然是一個巨大的挑戰。

中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員和時連鑫副研究員團隊通過三維模板化潤濕誘導轉移（3D-WET）聚合策略制備發展了一種具有對齊水化水凝膠通道的自泵油水凝膠敷料（SPD），該敷料由疏水的油凝膠層，親水的水凝膠層和對齊水化水凝膠通道組成。SPD通過將粘性流體有效導出促進了巨噬細胞從M1到M2的轉型，從而加速糖尿病傷口的愈合進程。SPD疏水/親水的不對稱浸潤性和對齊的水化水凝膠通道的協同作用，使其具有快速且單向的排水速度(高達41.67 μL/s)，遠遠超過先前報道的Janus自泵敷料(小于5.0 μL/s)。在體外物理模型中，SPD對粘性流體（黏度高達90 mPa·s）也表現出優異地單向排水能力。此外，SPD可以粘附在傷口周圍干燥的皮膚上，但在濕潤的傷口區域則能輕松剝離，避免了二次創傷。在糖尿病大鼠的傷口模型中，與均質油水凝膠敷料（HD）和商業敷料（3M, Tegaderm^TM水膠體薄膜敷料）相比，SPD均展現出顯著地促愈合能力。這項研究提供了一種有效的策略來管理粘性生物流體和加速糖尿病傷口愈合。

圖1. 三維模板化浸潤誘導轉移聚合策略（3D-WET）制備具有對齊水化水凝膠通道的自泵油水凝膠敷料（SPD）用于導出傷口粘性滲出液，促進糖尿病傷口愈合的示意圖。（來源：Adv. Mater.）

圖2. SPD加速糖尿病大鼠創面愈合的機理。（來源：Adv. Mater.）

該工作以題目“A viscous-biofluid self-pumping organohydrogel dressing to accelerate diabetic wound healing”發表在“Advanced Materials”上。文章第一作者是中國科學院理化技術研究所博士研究生肖五一，通訊作者為中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員和時連鑫副研究員。該研究工作得到了中國國家自然科學基金委項目和中科院青年創新促進會的大力資助。

論文信息：

英文題目: A Viscous-Biofluid Self-Pumping Organohydrogel Dressing to Accelerate Diabetic Wound Healing

所有作者英文全名: Wuyi Xiao, Xizi Wan, Lianxin Shi*, Maosheng Ye, Yikai Zhang, and Shutao Wang*

期刊全稱: Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202401539

原文鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401539