傳統敷料在處理燒傷傷口上面臨著巨大挑戰。傳統敷料無法及時導出燒傷傷口分泌的大量滲出液，導致組織浸漬并失去屏障功能從而引起感染風險的提升并嚴重阻礙愈合。近日，中國科學院理化技術研究所在該領域取得進展，報道了一種含有分形微通道結構的自泵油水凝膠敷料，可快速導出傷口滲出液，促進燒傷傷口愈合。相比于商用敷料，可顯著減少真皮空洞面積約42.5%，促進血管再生速率約6.6倍，促進毛囊再生速率約13.5倍，并且具有更加接近健康皮膚的上皮厚度。本研究為新一代燒傷功能敷料的設計提供了一種新模型與新方法。相關研究成果發表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.202301765）。
設計帶有分形微通道結構的快速自泵油水凝膠應用于加速燒傷傷口愈合
該研究設計了一種帶有分形微通道結構的自泵油水凝膠敷料。通過動態乳油化過程輔助的乳液界面聚合反應，得到具有梯度排布油凝膠顆粒的油水凝膠，分形親水毛細微通道在這些油凝膠顆粒之間形成。與傳統水凝膠結構相比，分形自泵油水凝膠含有逐級縮小的分形親水毛細微通道結構，可提升導水效率達30倍。
圖1. a）自泵油水凝膠導出傷口滲出液與促進燒傷愈合示意圖。b, c）自泵油水凝膠結構示意圖。（來源：Adv. Mater.）
研究團隊以動態乳油化過程輔助的乳液界面聚合反應為基礎。通過調控亞穩態乳液的乳油化過程，形成了具有分形親水微通道結構的自泵油水凝膠。通過調節水相粘度可以控制油凝膠預聚液液滴的尺寸、調節超聲條件與乳油化時間可以控制預聚液液滴的分布；得到的油水凝膠預聚液中，梯度排列的油凝膠預聚液液滴擠壓了水凝膠預聚液，并在頂層形成了動態的分形微通道。最終，通過乳液界面聚合反應交聯固定得到的分形微通道結構，成功地制備了具有分形水凝膠微通道的自泵油水凝膠。
通過表征動態接觸角，以均相油水凝膠和純水凝膠為對照，進一步表征了分形自泵有機水凝膠的快速排水能力。當一個2 μL的水滴接觸自泵油水凝膠表面時，在3 s內被迅速地吸收。然而，在均相油水凝膠和純水凝膠上的水滴擴散十分緩慢，在接觸時間分別經過150 s（均相油水凝膠）和90 s（純水凝膠）后，仍不能完全吸收水滴。這種現象可能是由于均相油水凝膠和純水凝膠網絡之間存在著閉合孔隙，這些孔隙之間沒有連通的導水通道，導致吸收能力較差。以上結果表明自泵油水凝膠的超快吸收性能，可能來源于內部的親水分形水凝膠微通道結構。
圖2. 自泵油水凝膠（a）、均相油水凝膠（b）、與純水凝膠（c）的結構示意圖和動態接觸角變化曲線。（來源：Adv. Mater.）
在體外實驗和大鼠燒傷模型上，自泵油水凝膠敷料展示出了促進愈合作用。在體內實驗中，自泵油水凝膠相比與其他三組顯著的促進了創面閉合。與商用敷料TegadermTM相比，真皮空洞的面積在第一周內顯著減少了約42.5%。直至第21天，自泵有機水凝膠組傷口組織僅剩少量空洞，比商用敷料TegadermTM減少了約23.1%。除此之外，所制備的自泵油水凝膠與商用敷料TegadermTM相比，可有效減少真皮空洞面積約42.5%，促進血管再生的提升約6.6倍，促進毛囊再生的提升約13.5倍。親水分形微通道為快速自泵敷料的設計提供了新的結構模型。該研究將為管理過量和連續分泌的生物流體提供一種有效的替代方法。
圖3. 在大鼠燒傷模型中自泵油水凝膠的促進愈合作用。a）不同處理下的燒傷傷口實物照片。b）H&E染色結果。c）燒傷傷口面積定量分析結果。d）傷口組織內部空洞面積定量分析結果。（來源：Adv. Mater.）
該工作近期發表在《先進材料》上（Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202301765），中國科學院理化技術研究所蘭晉澤博士為第一作者，中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員和時連鑫項目副研究員為通訊作者。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。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202301765
