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(dǎo)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(yīng)過程中的一個(gè)關(guān)鍵過程是恢復(fù)上皮層以恢復(fù)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(dòng)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(jìn)傷口愈合，人們一直致力于提供抗菌劑以保護(hù)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(xì)胞）以加速細(xì)胞增殖和組織重塑。盡管如此，這種功能性傷口敷料的應(yīng)用通常由于復(fù)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(bào)道，巨噬細(xì)胞在促進(jìn)組織再生以促進(jìn)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(xì)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(jìn)傷口愈合。

日前，蘇州大學(xué)陳倩教授團(tuán)隊(duì)及其合作者，受胚胎傷口通過形成肌動(dòng)蛋白絲束收縮和拉動(dòng)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(jì)了一種新型的機(jī)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(qiáng)力粘附組織、機(jī)械收縮傷口、促進(jìn)血管生成、沉積膠原蛋白和減少炎癥來有效促進(jìn)傷口愈合。此外，這種水凝膠表現(xiàn)出獨(dú)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(jī)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(xué)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(jī)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(xì)胞的極化、控制炎癥相關(guān)細(xì)胞因子的分泌、促進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jià)相互作用能夠在大變形下耗散能量，改善水凝膠的力學(xué)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(jī)械收縮的方式促進(jìn)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(shí)驗(yàn)組與對照組結(jié)果比較，PNIPAm-P 水凝膠在小鼠模型中誘導(dǎo)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(shí)可以促進(jìn)創(chuàng)面新生血管的形成。通過流式細(xì)胞儀測試了M1表型與M2表型巨噬細(xì)胞的含量變化，因?yàn)镸2表型巨噬細(xì)胞在促進(jìn)血管生成和產(chǎn)生膠原蛋白以促進(jìn)組織再生方面發(fā)揮著重要作用，實(shí)驗(yàn)證明驗(yàn)證PNIPAM-P的水凝膠可以有效地促進(jìn)巨噬細(xì)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(jìn)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(yīng)用。PNIPAm-P 水凝膠處理的豬傷口在第七天達(dá)到接近60%的愈合率，而對照傷口僅達(dá)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(jìn)I型膠原纖維的生成并抑制疤痕的形成。組織學(xué)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(jìn)一步證明PNIPAm-P水凝膠可以有效促進(jìn)組織重建，為皮膚整合修復(fù)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(xì)胞因子的濃度明顯降低，而IL-10等抗炎細(xì)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(jìn)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(fù)應(yīng)用]

圖 4. 其他生物應(yīng)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(yuǎn)高于其他組。此外，PNIPAm-P水凝膠應(yīng)用于不同離體器官的缺損區(qū)域,確實(shí)可以有效地促進(jìn)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(dòng)收縮行為PNIPAm-P水凝膠的潛在的體內(nèi)組織修復(fù)。

[總結(jié)]

研究者開發(fā)了一種新型機(jī)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(dú)特的優(yōu)勢，包括通過共價(jià)交聯(lián)與組織緊密結(jié)合、機(jī)械收縮傷口的熱響應(yīng)收縮能力、調(diào)節(jié)炎癥、促進(jìn)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(jī)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。