生活中，一不留神造成擦傷、割傷等意外受傷、皮損很常見。各種類型的傷口，包括急性術(shù)后傷口、外傷或循環(huán)障礙導致的慢性傷口，仍然是臨床關(guān)注的主要問題。傷口愈合反應過程中的一個關(guān)鍵過程是恢復上皮層以恢復皮膚屏障的完整性。盡管各種傷口敷料，例如紗布、棉絮和水凝膠已被廣泛使用，但現(xiàn)有的粘性傷口敷料由于其緩慢和被動的愈合行為而不能令人滿意地治療大型或慢性傷口。為了促進傷口愈合，人們一直致力于提供抗菌劑以保護傷口免受病原體感染和利用生物活性劑（例如生長因子或細胞）以加速細胞增殖和組織重塑。盡管如此，這種功能性傷口敷料的應用通常由于復雜的制備過程、與藥物相關(guān)的潛在副作用、成本高、處理和儲存困難、以及封裝生物活性劑的有效裝載和控釋等問題而受到限制。據(jù)報道，巨噬細胞在促進組織再生以促進組織重塑方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此通過直接調(diào)節(jié)先天免疫細胞可能是一種有趣的策略，可以在無需額外藥物的情況下促進傷口愈合。

日前，蘇州大學陳倩教授團隊及其合作者，受胚胎傷口通過形成肌動蛋白絲束收縮和拉動傷口邊緣使其愈合的啟發(fā)，通過將明膠和 聚(甲基丙烯酸)（PMAA） 鏈整合到溫度敏感的聚(N-異丙基丙烯酰胺)（PNIPAm）主網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計了一種新型的機械活性和免疫調(diào)節(jié)水凝膠敷料。這種水凝膠可以通過強力粘附組織、機械收縮傷口、促進血管生成、沉積膠原蛋白和減少炎癥來有效促進傷口愈合。此外，這種水凝膠表現(xiàn)出獨特的易于制備和易于儲存的特性，這可能為傷口愈合提供新的機會，并具有巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力。該研究以題為“Mechanically active adhesive and immune regulative dressings for wound closure”的論文發(fā)表在《Matter》上。

[PNIPAm-P水凝膠的制備與表征]

PNIPAm-P 水凝膠是利用傳統(tǒng)的自由基聚合將 PMAA-Na 和明膠添加到化學交聯(lián)的 PNIPAm 水凝膠中制備的（圖1A）。在這種水凝膠中，具有溫敏性的 PNIPAm 網(wǎng)絡(luò)能夠機械地收縮傷口；PMAA鏈穿透水凝膠形成半互穿網(wǎng)絡(luò)，賦予水凝膠額外的免疫調(diào)節(jié)功能，包括調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化、控制炎癥相關(guān)細胞因子的分泌、促進周圍組織的新生血管形成，以加速傷口愈合過程；水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的明膠含有羥基和羧基，對某些物質(zhì)提供選擇性和強結(jié)合能力；此外，1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)被用來激活羧基，以促進組織和水凝膠之間酰胺鍵的形成。更有趣的是，PNIPAm-P 水凝膠可以以市售形式包裝，左側(cè)為冷凍干燥的水凝膠，右側(cè)為含有 EDC 和 NHS 的無菌鹽水溶液（圖 1B）。使用前，只需將中封拆開，左右搖晃混合，等待幾分鐘，讓水凝膠吸水膨脹（圖1C）。PNIPAm-P水凝膠具有高壓縮性和良好的回彈性，以及PNIPAm、PMAA和明膠之間的非共價相互作用能夠在大變形下耗散能量，改善水凝膠的力學性能（圖1D）。PNIPAm具有優(yōu)異的溫度-敏感收縮特性（25℃-37℃）（圖1E-H），能以機械收縮的方式促進傷口愈合（圖1I-J）。

圖 1. PNIPAm-P水凝膠的制備與表征

[小鼠模型中的傷口愈合]

通過實驗組與對照組結(jié)果比較，PNIPAm-P 水凝膠在小鼠模型中誘導的傷口愈合效果最佳，在用 PNIPAm-P 水凝膠處理的傷口組織中觀察到有序的膠原纖維和毛囊，通過免疫熒光染色表明PNIPAm-P水凝膠確實可以促進創(chuàng)面新生血管的形成。通過流式細胞儀測試了M1表型與M2表型巨噬細胞的含量變化，因為M2表型巨噬細胞在促進血管生成和產(chǎn)生膠原蛋白以促進組織再生方面發(fā)揮著重要作用，實驗證明驗證PNIPAM-P的水凝膠可以有效地促進巨噬細胞從促炎表型（M1 型）到抗炎表型（M2 型）的極化。綜上，PNIPAm-P水凝膠可以有效促進傷口愈合和組織再生。

圖 2. PNIPAm-P水凝膠對小鼠模型創(chuàng)面愈合的影響

[豬傷口模型中的傷口愈合]

PNIPAm-P 水凝膠在類似于人類的傷口模型中同樣存在良好的應用。PNIPAm-P 水凝膠處理的豬傷口在第七天達到接近60%的愈合率，而對照傷口僅達到20%的愈合率。PNIPAm-P 水凝膠處理的傷口顯示膠原纖維密集且平行排列，通過促進I型膠原纖維的生成并抑制疤痕的形成。組織學評分表明PNIPAm-P水凝膠治療的傷口皮膚再生速度快，可見疤痕較少，進一步證明PNIPAm-P水凝膠可以有效促進組織重建，為皮膚整合修復提供無創(chuàng)支持（圖3）G）。此外，包括IL-6和TNF-α在內(nèi)的促炎細胞因子的濃度明顯降低，而IL-10等抗炎細胞因子的濃度顯著增加（圖3H）。綜上，這種PNIPAm-P水凝膠可以有效促進豬部分厚度傷口模型的愈合，更接近人體皮膚傷口，在未來的臨床轉(zhuǎn)化中顯示出巨大的潛力。

圖 3. PNIPAm-P水凝膠對豬創(chuàng)面模型創(chuàng)面愈合的影響

[其他組織修復應用]

圖 4. 其他生物應用

糖尿病性創(chuàng)面是一種慢性皮膚創(chuàng)面，通常難以愈合。PNIPAm-P水凝膠治療組觀察到糖尿病傷口愈合明顯改善，在第4天愈合至46%，遠高于其他組。此外，PNIPAm-P水凝膠應用于不同離體器官的缺損區(qū)域,確實可以有效地促進在不同器官中的缺陷區(qū)域的收縮，特別是在肝臟中，表明用于與主動收縮行為PNIPAm-P水凝膠的潛在的體內(nèi)組織修復。

[總結(jié)]

研究者開發(fā)了一種新型機械活性粘合劑和免疫調(diào)節(jié) PNIPAm-P 水凝膠敷料以加速傷口愈合。PNIPAm-P水凝膠與現(xiàn)有的組織敷料相比具有許多獨特的優(yōu)勢，包括通過共價交聯(lián)與組織緊密結(jié)合、機械收縮傷口的熱響應收縮能力、調(diào)節(jié)炎癥、促進新生血管形成以及易于儲存和使用。因此，這種易于制備且易于儲存的水凝膠敷料可為傷口愈合提供新的機會，并為生物支架和藥物輸送領(lǐng)域以及可穿戴或可植入醫(yī)療設(shè)備指明新方向。