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北科大鄭裕東教授、上海長海醫院朱世輝教授 CEJ:基于協同策略構建的具有自負壓層級吸滲、抗炎和抗菌的水-氣雙相凝膠慢性傷口敷料
2022-09-21  來源:高分子科技

  創傷修復的研究是一個熱門領域,由于傷口微環境的代謝紊亂,慢性多滲液傷口的臨床治療仍然面臨極大挑戰。傷口微環境的復雜癥狀主要歸因于三個原因:滲出物污染、細菌感染和免疫調節障礙。所以,及時清除傷口滲出液、消除細菌感染、刺激血管生成和膠原蛋白沉積是成功治愈慢性傷口的關鍵。這需要采用新的有效策略開發多功能慢性傷口敷料來同時解決這些問題。


圖1 采用協同策略構建的具有自負壓滲液吸收、M2巨噬細胞極化和抗菌協同作用的水-氣雙相凝膠(HAB-gel)慢性傷口敷料


  近日,北京科技大學材料科學與工程學院鄭裕東教授團隊在《Chemical Engineering Journal》期刊上發表題為“Synergistic Strategy Constructed Hydrogel-aerogel Biphase Gel (HAB-gel) with Self-negative-pressure Exudate Absorption, M2 Macrophage-Polarized and Antibacterial for Chronic Wound Treatment”的論文(DOI: 10.1016/j.cej.2022.138952)。該論文結合慢性傷口復雜的微環境和病理,以慢性傷口愈合所需的條件為出發點,開發針對慢性傷口治療用的創面修復材料。多孔創面敷料具有快速吸收滲出液的優勢,但滲出液容易漏回創面,給創面造成二次污染。由于保水性優異,水凝膠被認為是解決該問題的有前景的材料。然而,水凝膠材料對滲出液吸收較為緩慢。本研究構建的新型水凝膠-氣凝膠雙相凝膠(HAB-gel)敷料,能夠克服目前敷料的局限性并兼顧各種優異性能:HAB-gel中的氣凝膠相使材料能在傷口處產生微負壓環境,實現深層滲液的持續吸收,水凝膠相賦予材料高吸水鎖水特性,創造有利于傷口愈合的濕性環境,能通過內部形成的微負壓對深層慢性傷口的持續性滲液進行清理且無回流二次污染的隱患。嵌入環糊精(β-CD)的聚氨酯負載聚六亞甲基雙胍(PHMB)后,HAB-凝膠表現出優異長效的抗菌性能,給傷口營造良好的無菌環境。此外,敷料中復合的新型聚氨酯對傷口微環境的巨噬細胞具有顯著的極化效果,能加速傷口的愈合。總體而言,這種多重功效協同作用實現傷口修復的新策略為慢性、多滲液和難愈合傷口的治療提供了一種富有競爭力的方法。本文的共同第一作者為北京科技大學鄒發興博士、中國石化(北京)化工研究院王巖森博士和上海長海醫院唐濤博士,通訊作者為北京科技大學材料科學與工程學院鄭裕東教授、謝亞杰博士后和上海長海醫院朱世輝教授。本研究得到了國家自然科學基金委和北京市重大科技計劃項目的支持。


圖 2. HAB雙相凝膠材料的快速液體吸收、高倍鎖水及獨特的自負壓吸液特性


圖 3. 使用全層皮膚缺損模型(C57BL/6 小鼠)評估HAB雙相凝膠材料的深層吸滲、防止細菌感染和促傷口愈合特性


圖 4. 經過HAB雙相凝膠材料護理后傷口微環境中巨噬細胞從M1極化到M2特征


  該工作是北京科技大學材料科學與工程學院鄭裕東教授團隊在近期關于構建新型生物基復合材料在生物醫用領域相關研究的最新進展之一。組織修復所需要的復雜條件,往往對材料的設計和構建策略提出了新的要求。對此,團隊針對不同的組織傷口的癥狀和可能帶來的惡化風險,系統探索了生物基聚合物結構的調控和性能的優化之間的關系。專注于長期以來一些容易被忽視的組織修復所需要的重要條件,開發了多種具有巨大應用價值的生物醫用材料體系。在近幾年的研究中,團隊制備了能有效控制大出血的快速止血材料(Applied Materials Today, 2018, 228),研發出能促進皮膚傷口愈合和再生的抗菌防止黏連敷料創面修復材料(Carbohydrate Polymers, 2019, 222, 114985),并系統性地探索了以水基綠色化學工藝開發的3D打印可植入吸收組織支架的制備技術(Biofabrication, 2020, 12, 035015)。團隊對抗菌敷料的研發進行了持續性地創新,合成出能應對感染性燒、燙傷的敷料(Bioactive Materials, 2021,6, 2089)。以這些工作為基礎,團隊開發了能高效止血和促組織血管愈合因子釋放的多功能組織貼片(Bioactive Materials, 2022,17, 471)。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138952

  下載:Synergistic Strategy Constructed Hydrogel-aerogel Biphase Gel (HAB-gel) with Self-negative-pressure Exudate Absorption, M2 Macrophage-Polarized and Antibacterial for Chronic Wound Treatment

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