更新時(shí)間：2026-01-21
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近日，一項(xiàng)發(fā)表于《Small》的研究“Construction of Customizable Wrinkle-Patterned Hydrogel/Fibrous Membrane Composites for Wound Healing"取得了重要進(jìn)展——東華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種具有可定制褶皺圖案的水凝膠/纖維膜復(fù)合材料（HFM），通過(guò)協(xié)同增強(qiáng)的力學(xué)性能與梯度固定化的干細(xì)胞趨化因子，為燒傷創(chuàng)面愈合提供了一種創(chuàng)新性敷料方案。
一、研究背景
燒傷創(chuàng)面愈合是臨床護(hù)理中最復(fù)雜和棘手的難題之一，常伴隨大量體液流失、病理生理紊亂和修復(fù)過(guò)程漫長(zhǎng)。傳統(tǒng)的高含水量水凝膠敷料雖能提供濕潤(rùn)環(huán)境，但普遍存在拉伸性差、機(jī)械強(qiáng)度不足、被動(dòng)愈合效率有限等問(wèn)題，難以適應(yīng)關(guān)節(jié)等大變形部位的動(dòng)態(tài)傷口。同時(shí)，現(xiàn)有治療策略缺乏主動(dòng)引導(dǎo)組織再生的能力。因此，開(kāi)發(fā)兼具優(yōu)異力學(xué)性能與主動(dòng)修復(fù)功能的新型敷料至關(guān)重要。
二、研究思路
團(tuán)隊(duì)靈感源自天然皮膚的層狀結(jié)構(gòu)與彈性特性，通過(guò)掩模輔助光交聯(lián)調(diào)控水凝膠模量的空間分布，并結(jié)合彈性基底預(yù)拉伸釋放策略，成功制備出可定制褶皺圖案的水凝膠/纖維膜（HFM）復(fù)合材料。該設(shè)計(jì)核心在于：①選用明膠甲基丙烯酰酯（GelMA）與聚乙烯醇（PVA）構(gòu)建水凝膠網(wǎng)絡(luò)，搭配聚脲（PU）/ 聚甲基氫硅氧烷（PMHS）纖維膜作為彈性基底，通過(guò)預(yù)拉伸釋放產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力誘導(dǎo)褶皺結(jié)構(gòu)，顯著提升材料拉伸性能（斷裂伸長(zhǎng)率 > 400%）；②引入單寧酸（TA）通過(guò)C=C鍵、疏水作用等多重相互作用，強(qiáng)化水凝膠與纖維膜的界面黏附，并構(gòu)建致密網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)力學(xué)穩(wěn)定性；③通過(guò)硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1α（SDF1α）的梯度固定化，利用其化學(xué)趨化作用定向招募內(nèi)源性干細(xì)胞，同時(shí)通過(guò)RNA測(cè)序證實(shí)該復(fù)合材料可抑制IL-17等炎癥信號(hào)通路，減輕創(chuàng)面炎癥反應(yīng)。體內(nèi)深二度燒傷模型驗(yàn)證顯示，該復(fù)合敷料能加速創(chuàng)面閉合、促進(jìn)膠原有序沉積，為燒傷創(chuàng)面修復(fù)提供了結(jié)構(gòu)-功能一體化的新型解決方案。
可定制褶皺型SDF1α/HFM-TA復(fù)合材料的制備及應(yīng)用示意圖
三、讀懂核心機(jī)制與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
01
褶皺型 HFM 復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)表征
圖1 圍繞材料關(guān)鍵制備條件與結(jié)構(gòu)特性展開(kāi)驗(yàn)證：圖a的SEM圖像顯示4wt% PMHS修飾的PU纖維膜呈隨機(jī)取向非織造結(jié)構(gòu)，圖b的水接觸角數(shù)據(jù)證實(shí)其疏水性能優(yōu)異，可抵御水凝膠前驅(qū)體滲透；圖c的循環(huán)拉伸曲線表明纖維膜具備良好的彈性恢復(fù)性；圖e的SEM圖像直觀呈現(xiàn)不同 UV 照射時(shí)間對(duì)褶皺形成的影響，10min照射組形成連續(xù)平行褶皺，而15min組出現(xiàn)分層；圖 h、i的XPS圖譜證實(shí)TA與水凝膠形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，新出現(xiàn)的π-π*衛(wèi)星峰驗(yàn)證了TA的成功引入，這些結(jié)果共同保障了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完整性與后續(xù)功能實(shí)現(xiàn)。
02
HFM-TA 復(fù)合材料的界面黏附與力學(xué)性能評(píng)估
圖2通過(guò)定量測(cè)試與直觀演示，全面展示了復(fù)合敷料較優(yōu)的力學(xué)性能：圖 a-d 的剝離實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)單寧酸（TA）改性后，復(fù)合材料的界面粘附力顯著增強(qiáng)，且在*處理后界面可重構(gòu)，粘附力恢復(fù)至初始的5.4倍，體現(xiàn)了其可修復(fù)性；圖e闡釋了TA通過(guò)多重氫鍵等作用增強(qiáng)界面結(jié)合的機(jī)理；圖f-h的拉伸測(cè)試顯示，褶皺結(jié)構(gòu)使水凝膠的拉伸率提升至352%，而TA進(jìn)一步強(qiáng)化的復(fù)合材料（HFM-TA）實(shí)現(xiàn)了>400%的斷裂伸長(zhǎng)率、1.2 MPa的拉伸強(qiáng)度和2.7 MJ m?3的韌性；圖i-k通過(guò)循環(huán)拉伸測(cè)試及在手指關(guān)節(jié)上的演示，證實(shí)了該敷料在大變形下優(yōu)異的形狀恢復(fù)能力和能量耗散特性，滿足動(dòng)態(tài)傷口的使用需求。
03
SDF1α 梯度固定化與干細(xì)胞遷移能力驗(yàn)證
圖3聚焦復(fù)合材料的生物功能驗(yàn)證：圖a的LSCM圖像與熒光強(qiáng)度曲線證實(shí)SDF1α呈“中間-雙側(cè)" 梯度分布，為干細(xì)胞定向遷移提供信號(hào)基礎(chǔ)；圖b、c的活/ 死染色與細(xì)胞活力數(shù)據(jù)顯示，復(fù)合材料提取物培養(yǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）活力＞98%，證實(shí)其生物相容性優(yōu)異；圖d、e的劃
當(dāng)前位置：