中科院理化技术研究所王树涛课题组Adv. Mater.：一种粘性生物流体自泵油水凝胶敷料加速糖尿病伤口愈合

摘要：伤口分泌的流动性差的粘性生物流体给传统“吸水性”伤口敷料带来了挑战，通常会引起长时间的严重，阻碍了血管生成，延迟伤口愈合。在本文中，我们通过三维模板化浸润诱导转移（3D-WET）聚合方法制备了一种具有对齐水化水凝胶通道的自泵油水凝胶敷料（SPD），该敷料可以有效地排出粘性流体从而加速糖尿病伤口愈合。敷料疏水/亲水的不对称浸润性和其对齐的水化水凝胶通道共同实现了伤口粘性流体的单向导出，从而防止伤口过度水化和炎症刺激。此外，油凝胶层可以粘附在伤口周围干燥的皮肤上，但在湿润的伤口区域则能轻松剥离，从而避免对伤口新形成的组织造成二次创伤。以糖尿病大鼠模型为例，与商业敷料（3M，Tegaderm^TM水胶体敷料）相比，SPD可显著下调约70.8%的炎症反应，真皮重塑增强约14.3%，伤口愈合时间缩短约33.3%。这项研究促进了涉及粘性生物液体的慢性伤口的下一代功能性敷料的发展。

关键词：粘性流体，自泵，油水凝胶，糖尿病伤口愈合，WET策略

高粘性伤口渗出物通常会恶化伤口，并伴有伤口变性、感染和持续的炎症反应。在临床中，理想的伤口敷料应该能按需、及时地移除伤口多余的渗出物。然而，传统的“吸水”伤口敷料由于其固有的亲水性无法将像水一样的过量渗出物完全移除。2019年，我们提出了一种独特的自泵敷料模型用于移除过多的生物体液。随后，一些基于疏水/亲水纳米纤维复合的自泵敷料被陆续开发。然而，疏水纤维和亲水纤维之间通过物理堆叠在临床应用中并不能提供足够的机械强度，导致部分自泵能力的丧失。此外，利用通道或孔隙结构（如：锥形微孔、排列微通道和分形微通道等）可以进一步提高自泵敷料的自泵能力。然而，目前大多数的研究都侧重于纯水的导出，而忽略了生物流体固有的黏度，其范围从血清（约1.4 mPa·s）、全血（约5.5 mPa·s）、眼泪（1.5 ~ 9 mPa·s）、唾液（5 ~ 25 mPa·s）到胃肠道粘液（6 ~ 84 mPa·s）。粘性流体较高的粘度和较弱的流动性严重的影响着它们的运输。在临床中，用于移除伤口部位粘性生物流体的方法，如生理盐水冲洗，物理擦除和负压伤口治疗等都会带来不可避免地继发性创伤和持续疼痛刺激等问题。因此，开发具有高效移除粘性生物流体的新一代自泵敷料仍然是一个巨大的挑战。

中国科学院理化技术研究所王树涛研究员和时连鑫副研究员团队通过三维模板化润湿诱导转移（3D-WET）聚合策略制备发展了一种具有对齐水化水凝胶通道的自泵油水凝胶敷料（SPD），该敷料由疏水的油凝胶层，亲水的水凝胶层和对齐水化水凝胶通道组成。SPD通过将粘性流体有效导出促进了巨噬细胞从M1到M2的转型，从而加速糖尿病伤口的愈合进程。SPD疏水/亲水的不对称浸润性和对齐的水化水凝胶通道的协同作用，使其具有快速且单向的排水速度(高达41.67 µL/s)，远远超过先前报道的Janus自泵敷料(小于5.0 µL/s)。在体外物理模型中，SPD对粘性流体（黏度高达90 mPa·s）也表现出优异地单向排水能力。此外，SPD可以粘附在伤口周围干燥的皮肤上，但在湿润的伤口区域则能轻松剥离，避免了二次创伤。在糖尿病大鼠的伤口模型中，与均质油水凝胶敷料（HD）和商业敷料（3M, Tegaderm^TM水胶体薄膜敷料）相比，SPD均展现出显著地促愈合能力。这项研究提供了一种有效的策略来管理粘性生物流体和加速糖尿病伤口愈合。

图1. 三维模板化浸润诱导转移聚合策略（3D-WET）制备具有对齐水化水凝胶通道的自泵油水凝胶敷料（SPD）用于导出伤口粘性渗出液，促进糖尿病伤口愈合的示意图。（来源：Adv. Mater.）

图2. SPD加速糖尿病大鼠创面愈合的机理。（来源：Adv. Mater.）

该工作以题目“A viscous-biofluid self-pumping organohydrogel dressing to accelerate diabetic wound healing”发表在“Advanced Materials”上。文章第一作者是中国科学院理化技术研究所博士研究生肖五一，通讯作者为中国科学院理化技术研究所王树涛研究员和时连鑫副研究员。该研究工作得到了中国国家自然科学基金委项目和中科院青年创新促进会的大力资助。

论文信息：

英文题目: 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*

期刊全称: Advanced Materials

DOI: 10.1002/adma.202401539

原文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401539