传统敷料在处理烧伤伤口上面临着巨大挑战。传统敷料无法及时导出烧伤伤口分泌的大量渗出液，导致组织浸渍并失去屏障功能从而引起感染风险的提升并严重阻碍愈合。近日，中国科学院理化技术研究所在该领域取得进展，报道了一种含有分形微通道结构的自泵油水凝胶敷料，可快速导出伤口渗出液，促进烧伤伤口愈合。相比于商用敷料，可显著减少真皮空洞面积约42.5%，促进血管再生速率约6.6倍，促进毛囊再生速率约13.5倍，并且具有更加接近健康皮肤的上皮厚度。本研究为新一代烧伤功能敷料的设计提供了一种新模型与新方法。相关研究成果发表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.202301765）。
设计带有分形微通道结构的快速自泵油水凝胶应用于加速烧伤伤口愈合
该研究设计了一种带有分形微通道结构的自泵油水凝胶敷料。通过动态乳油化过程辅助的乳液界面聚合反应，得到具有梯度排布油凝胶颗粒的油水凝胶，分形亲水毛细微通道在这些油凝胶颗粒之间形成。与传统水凝胶结构相比，分形自泵油水凝胶含有逐级缩小的分形亲水毛细微通道结构，可提升导水效率达30倍。
图1. a）自泵油水凝胶导出伤口渗出液与促进烧伤愈合示意图。b, c）自泵油水凝胶结构示意图。（来源：Adv. Mater.）
研究团队以动态乳油化过程辅助的乳液界面聚合反应为基础。通过调控亚稳态乳液的乳油化过程，形成了具有分形亲水微通道结构的自泵油水凝胶。通过调节水相粘度可以控制油凝胶预聚液液滴的尺寸、调节超声条件与乳油化时间可以控制预聚液液滴的分布；得到的油水凝胶预聚液中，梯度排列的油凝胶预聚液液滴挤压了水凝胶预聚液，并在顶层形成了动态的分形微通道。最终，通过乳液界面聚合反应交联固定得到的分形微通道结构，成功地制备了具有分形水凝胶微通道的自泵油水凝胶。
通过表征动态接触角，以均相油水凝胶和纯水凝胶为对照，进一步表征了分形自泵有机水凝胶的快速排水能力。当一个2 μL的水滴接触自泵油水凝胶表面时，在3 s内被迅速地吸收。然而，在均相油水凝胶和纯水凝胶上的水滴扩散十分缓慢，在接触时间分别经过150 s（均相油水凝胶）和90 s（纯水凝胶）后，仍不能完全吸收水滴。这种现象可能是由于均相油水凝胶和纯水凝胶网络之间存在着闭合孔隙，这些孔隙之间没有连通的导水通道，导致吸收能力较差。以上结果表明自泵油水凝胶的超快吸收性能，可能来源于内部的亲水分形水凝胶微通道结构。
图2. 自泵油水凝胶（a）、均相油水凝胶（b）、与纯水凝胶（c）的结构示意图和动态接触角变化曲线。（来源：Adv. Mater.）
在体外实验和大鼠烧伤模型上，自泵油水凝胶敷料展示出了促进愈合作用。在体内实验中，自泵油水凝胶相比与其他三组显著的促进了创面闭合。与商用敷料TegadermTM相比，真皮空洞的面积在第一周内显著减少了约42.5%。直至第21天，自泵有机水凝胶组伤口组织仅剩少量空洞，比商用敷料TegadermTM减少了约23.1%。除此之外，所制备的自泵油水凝胶与商用敷料TegadermTM相比，可有效减少真皮空洞面积约42.5%，促进血管再生的提升约6.6倍，促进毛囊再生的提升约13.5倍。亲水分形微通道为快速自泵敷料的设计提供了新的结构模型。该研究将为管理过量和连续分泌的生物流体提供一种有效的替代方法。
图3. 在大鼠烧伤模型中自泵油水凝胶的促进愈合作用。a）不同处理下的烧伤伤口实物照片。b）H&E染色结果。c）烧伤伤口面积定量分析结果。d）伤口组织内部空洞面积定量分析结果。（来源：Adv. Mater.）
该工作近期发表在《先进材料》上（Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202301765），中国科学院理化技术研究所兰晋泽博士为第一作者，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员和时连鑫项目副研究员为通讯作者。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。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202301765
