理化所在分形自泵油水凝膠敷料促進(jìn)燒燙傷創(chuàng)面愈合方面取得進(jìn)展
燒燙傷傷口中水腫組織和大量水泡分泌的過(guò)量滲出液，阻礙了創(chuàng)面愈合，并對(duì)傳統(tǒng)敷料提出挑戰(zhàn)。近期，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所仿生智能界面科學(xué)中心王樹(shù)濤/時(shí)連鑫團(tuán)隊(duì)報(bào)道了具有分形親水微通道的自泵油水凝膠。這種凝膠可以快速移除過(guò)量滲出液（效率比純水凝膠提高約30倍），并能有效地促進(jìn)燒燙傷創(chuàng)面愈合。該研究提出了動(dòng)態(tài)乳化過(guò)程輔助的乳液界面聚合方法，借助亞穩(wěn)態(tài)乳化動(dòng)態(tài)過(guò)程，制備了具有分形結(jié)構(gòu)的自泵油水凝膠敷料。在大鼠燒燙傷創(chuàng)面模型中，分形自泵油水凝膠敷料可顯著促進(jìn)真皮、血管、毛囊再生，相比商用敷料TegadermTM，新生毛囊數(shù)目提高約13.5倍，新生血管數(shù)目提高約6.6倍，新生真皮空腔面積減少約42.5%。該研究為設(shè)計(jì)高性能燒燙傷功能敷料提供了新思路。
該研究報(bào)道的快速自泵油水凝膠敷料由聚甲基丙烯酸月桂酯（PLMA）油凝膠顆粒（黃色球體，圖1a）以及聚丙烯酰胺（PAAm）水凝膠（藍(lán)色骨架，圖1a）共同組成。其中，油凝膠顆粒（紅色，圖1b）呈現(xiàn)從凝膠表面到內(nèi)部顆粒直徑遞減排列，顆粒間水凝膠網(wǎng)絡(luò)（綠色，圖1c）形成分形親水微通道。分形自泵油水凝膠由動(dòng)態(tài)乳化過(guò)程輔助的乳液界面聚合方法制備。該研究利用油水乳液漂浮-碰撞-合并過(guò)程，而這一過(guò)程預(yù)聚液中的液滴由表及里從大到小梯度分布而形成的亞穩(wěn)態(tài)分形水通道。研究顯示，將預(yù)聚液經(jīng)由乳液界面聚合方法進(jìn)行固化，可得具有獨(dú)特分形水凝膠微通道的自泵油水凝膠材料。
分形自泵油水凝膠利用其內(nèi)部的分形水凝膠通道，可以實(shí)現(xiàn)液體的快速導(dǎo)出。以均相油水凝膠和純水凝膠為對(duì)照，分形自泵油水凝膠可以在3 s內(nèi)快速地吸收液滴（圖2a），而對(duì)于均相油水凝膠和純水凝膠，液滴吸收十分緩慢（圖2b-c），分別經(jīng)過(guò)150 s（均相油水凝膠）和90 s（純水凝膠）后，仍不能完全吸收水滴。這是由于均相油水凝膠和純水凝膠內(nèi)部由獨(dú)立分隔的密閉腔體組成，無(wú)法像分形自泵油水凝膠一樣，內(nèi)部形成連續(xù)導(dǎo)通的分形通道，為液體快速導(dǎo)出提供多重分級(jí)毛細(xì)作用。該研究提供了快速導(dǎo)液傷口敷料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，為燒燙傷等具有過(guò)量連續(xù)滲出液特征的傷口愈合提供了頗有前景的替代方案。
近日，相關(guān)研究成果以A Rapid Self-pumping Organohydrogel Dressing with Hydrophilic Fractal Microchannels to Promote Burn Wound Healing為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
圖1.快速自泵分形油水凝膠敷料設(shè)計(jì)。（a）分形自泵油水凝膠快速導(dǎo)出傷口滲出液促進(jìn)燒燙傷愈合示意圖；（b、c）自泵油水凝膠（b）中分形水凝膠微通道（c）截面圖。
圖2.分形自泵油水凝膠（a）、均相油水凝膠（b）與純水凝膠（c）的結(jié)構(gòu)示意圖和動(dòng)態(tài)接觸角曲線對(duì)比。
圖3.分形自泵油水凝膠敷料促進(jìn)大鼠燒燙傷創(chuàng)面愈合。（a）不同處理7天及21天后，新生真皮H&E染色切片中空腔區(qū)域（*標(biāo)注）對(duì)比；（b）不同處理21天后，新生組織免疫組化染色切片中新生毛囊（藍(lán)色箭頭）和血管（紅色箭頭）對(duì)比；（c-e）新生真皮空腔面積（c）、新生毛囊數(shù)目（d）以及血管直徑（e）定量統(tǒng)計(jì)。
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