傷口閉合的案例
《AFM》上海交通大學董常明：可調粘附/微孔/仿生/糖多肽水凝膠，快速止血和高效傷口愈合
【摘要】
盡管第一代組織粘合劑和止血劑已在臨床上得到應用，但水凝膠的微觀結構和止血與傷口愈合之間的相關性尚不清楚
，并且難以設計高性能水凝膠以滿足全球在傷口閉合、止血和愈合方面日益增長的需求。
受細胞外基質的微觀結構和貽貝模擬化學的啟發，
上海交通大學
Jiayu Lu
/
董常明
教授
團隊和
制備了兩種配位和共價糖多肽水凝膠，它們具有可調節的組織粘附強度（14.6-83.9 kPa）和微孔結構（8-18
μ
m），并且溶血率< 1.5%。
值得注意的是，
微孔大小主要控制止血，與纖維蛋白膠等相比，孔徑為 16-18
μ
m 的水凝膠的止血速度最快，約 14 秒，失血量最低，約 6%。
此外，生物相容性和止血都會影響傷口愈合性能，如溶血、細胞毒性、皮下植入以及止血和愈合試驗所評估的那樣。重要的是，糖多肽水凝膠處理的大鼠皮膚缺損模型在第
14天實現了傷口完全閉合并再生了厚厚的真皮和帶有一些毛囊的表皮。因此，這項工作不僅建立了一種構建具有可調粘附性和微孔結構的糖多肽水凝膠的通用方法、快速止血和卓越的愈合功能，但也揭示了設計高性能止血和愈合水凝膠的有用原理。
相關論文以題為
Biomimetic Glycopolypeptide Hydrogels with Tunable Adhesion and Microporous Structure for Fast Hemostasis and Highly Efficient Wound Healing
發表在《
Advan
ced Functional Materials
》上。
展開 《Polym. Chem. 綜述》魯東大學初曉曉/徐文龍/孫昌梅：生物粘附水凝膠的性能和應用
(B)每次使用 QCS 粘性水凝膠處理后15天內傷口床閉合的痕跡。(C)含單寧水凝膠作用于傷口閉合和愈合的示意圖。
圖
6 (A)水凝膠可以顯著減少傷口失血。
(B)水凝膠可以在傷口愈合的各個階段發揮積極作用。(C)水凝膠可以抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的增殖。(D)當水凝膠應用于肘部時，實驗者可以在沒有任何阻力的情況下自由彎曲肘部。
圖
7
（A）NoBS示意圖。(B) PDA-CS-PAM 示意圖。(C) 將含羧基自粘水凝膠的一側浸入聚陽離子溶液中并與梯度聚電解質絡合形成的Janus水凝膠示意圖。
圖
8
（A）光觸發電荷變化結合靜電吸附，最終通過蛋白質引導實現受控的細胞粘附。(B)復合材料和納米工程生物材料在自然和無因子環境中誘導干細胞骨再生的能力示意圖。(C)用茅膏菜衍生和茅膏菜啟發的粘性水凝膠治療的傷口比未治療組具有更高的康復率。
圖
9 提高可穿戴水凝膠傳感器性能的方法。
總結
生物粘附無疑在生物醫學領域發揮著重要作用。近
年來，水凝膠因其優異的粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性等特性，在生物粘附方面得到了迅速發展
。水凝膠可調節的粘附強度使其可以根據需要作用于身體的多個部位，而水凝膠的生物相容性可以防止其對身體產生不良影響，有望推動水凝膠在生物醫學領域的進一步發展。
可降解水凝膠可根據需要從傷口中去除，降解過程簡單，為傷口后處理提供了新思路
。水凝膠的抗菌特性可以保護傷口免受細菌感染，為解決細菌耐藥問題提供了良好的渠道。因此，生物粘附水凝膠在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
展開 麥吉爾大學李劍宇《先進材料》組織粘合劑的多方面設計和新興應用
【科研摘要】
組織粘合劑可以與組織形成明顯的粘附，并已在各種醫療環境中獲得臨床應用，例如傷口閉合，外科手術密封膠，再生藥物和設備連接。
組織粘合劑的優點包括易于實施，快速應用，減輕組織損傷以及與微創手術的兼容性。組織膠粘劑的領域正在迅速發展，從而導致具有優異機械性能和先進功能的組織膠粘劑。這樣的粘合劑可以實現從移動醫療到癌癥治療的新應用。
為了為組織粘合劑的合理設計提供指導，最近，
麥吉爾大學
李劍宇教授
團隊
將組織粘合劑的現有策略綜合到一個多方面的設計中，該設計包含三個設計元素：
組織，粘合劑表面和粘合劑基質
。審查了與每個設計元素相關的機械，化學和生物學方面的考慮。在整個報告中，討論了現有組織粘合劑的局限性和改進的直接機會。強調了組織粘合劑在局部和可植入應用中的最新進展，然后概述了下一代組織粘合劑的未來發展方向。組織粘合劑的發展將融合學科，并在工程和醫學領域產生廣泛影響。相關論文以題為
Multifaceted Design and Emerging Applications of Tissue Adhesives
發表在《
A
dvanced Materials
》上。
【主圖導讀】
圖1
生物組織的設計考慮。
A）皮膚和內部組織的微環境示意圖。B）生物組織的化學和結構考慮。C）組織的機械性能，包括剛度，粘彈性，強度和韌性。D）施加到組織上或由組織施加的機械載荷，包括張力，壓縮，剪切和扭轉。
圖2
在組織（紅色）和粘合劑（藍色）的界面處可以利用各種相互作用。
展開 《AM》浦項科技大學：高分子聚集體水凝膠清除一氧化氮和藥物釋放組合治療類風濕性關節炎
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adma.202008793
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《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
版權聲明：
「
高分子材料科學
」旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。編輯水平有限
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《AM》浙江大學謝濤：超分子形狀記憶聚合物凝膠網絡的自主非平衡變形途徑
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adma.202102473
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《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
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南方醫科大學廖堅文等《AFM》POSS活化雙交聯功能水凝膠可促進傷口愈合
圖7
A）在愈合的不同階段未經治療或用各種水凝膠敷料處理過的傷口的光學圖像；B）每組相應的傷口閉合面積；C）在第12天和第18天，不同水凝膠處理對全層傷口的H＆E組織學分析；D）使用ImageJ定量分析肉芽組織的厚度。
圖8
植入
18天后（A）IL-1β，B）IL-6和C）CD31的免疫組織化學染色圖像（橙色箭頭表示新形成的血管）。
參考文獻：
doi.org/10.1002/admt.202001012
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展開 《AFM》青島大學胡繼霖/周祺惠：修復全層腹壁缺損的生物多功能水凝膠貼片
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adfm.202105614
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《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
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東南大學葛麗芹教授/劉玲教授《Small》：運動驅動的層層自組裝“修理器”用于自供電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性抗炎
并且對于慢性或非愈合性傷口，由于損傷部位的氧化應激過多嚴重阻礙了愈合，需要長期的治療和護理。傷口處活性氧（Reactie oxygen species，ROS）的大量積聚會導致嚴重的炎癥反應，降低內源性干細胞和巨噬細胞對皮膚組織再生能力，抑制傷口的修復。此外，ROS會抑制新生血管的形成，導致內皮細胞的功能障礙。因此，皮膚損傷和傷口感染產生的活性氧過多而未被及時清除，會阻礙傷口愈合的進程。無論是改變封閉傷口的方法還是防止感染，傷口治療的目標歸根結底都是實現有效和安全的閉合。到目前為止，主要的傷口修復手段包括壓迫繃帶，傷口敷料，高壓氧治療，負壓治療和超聲波等。然而，這些被動治療方法很少參與內源性組織修復，且忽視了易感創面ROS的清除，因此不能有效地促進創面愈合。盡管最近興起的生長因子介導療法已成為另一種皮膚創傷愈合再生的有效途徑，但仍存在諸如降解快和生物活性易喪失的弊端。近年來，電刺激作為一種極具特色的促進傷口愈合的輔助方式備受研究者青睞。據報道，電刺激的組織修復機制類似于內源性電場，而內源性電場對于指導成纖維細胞增殖、表皮細胞遷移和刺激受體部位接受某些生長因子以促進有序的皮膚再生至關重要。盡管這種方式的治療效果顯著且不良反應較少，但需要提供合適電場的大型體外儀器，當電刺激被用于臨床時，患者甚至需要住院治療。值得慶幸的是，便攜式和可穿戴式電子器件已快速興起，特別是應用于更好更快的體外診斷測試和疾病的即時檢測。但是目前便攜式醫用傳感器件通常由外置電源或可充電電池供電，具有使用壽命有限、充放電效率低、存在潛在的二次污染等缺點。
近日，東南大學生物科學與醫學工程學院葛麗芹教授課題組和中大醫院重癥醫學科劉玲教授合作，設計具備環境友好型-可持續供電和有效清除ROS能力的新型智能醫療器械加快傷口愈合。
展開 《AFM》英屬哥倫比亞大學：來自纖維素納米晶體的形狀記憶光子熱塑性塑料
《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
2.
《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
3.
《Nature Catalysis》四川大學肖丹/德州大學余桂華:單原子聚吡咯水凝膠!
4.
《Science》下一代可穿戴電子設備！指尖上的創可貼，血糖指數不用愁！
5.《AFM》東華大學葉長懷/朱美芳院士：超強/高電導芳綸納米纖維/PVA/納米銀水凝膠
6.
《AFM》上交大崔文國，蘇州大學顧勇/陳亮：明膠氧化葡聚糖+生物活性玻璃納米顆粒，一體化協助骨折固定和愈合
7.
《Adv. Mater.》浙江大學陳東/高翔：有吸引力的 Pickering 乳液凝膠
8.《AFM》華中師大朱成周、武漢工程文靜：PdBi單原子合金氣凝膠用于高效乙醇氧化
9.《AM》長春應化所賀超良、陳學思院士：兩性離子水凝膠包MOF膠囊，pH 響應自分解，用于高效口服 Exendin-4 遞送
版權聲明：「高分子材料科學」
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展開 《AM》上交谷國迎：皮膚離子凝膠機械感受器用于軟機器、生理傳感和截肢假體
《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
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9.《AM》長春應化所賀超良、陳學思院士：兩性離子水凝膠包MOF膠囊，pH 響應自分解，用于高效口服 Exendin-4 遞送
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展開 《ACS Nano》東華陳志鋼/朱美芳院士：向日葵蒸發器用于高效、連續、無鹽海水淡化
參考文獻
：
doi.org/10.1021/acsnano.1c01900
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麥吉爾大學李劍宇《Science Advances》受生物啟發的堅硬凝膠護套，可實現強大而多功能的表面功能化
圖
6原始和TGS縫合線的體內生物相容性和傷口閉合。
（
A）縫線結皮下植入的示意圖。在第7天和第14天評估了生物相容性。（B）在第7天和第14天觀察了縫合線結的植入過程，并對包封的縫合線結進行了宏觀檢查。（C）由經驗豐富的病理學家盲目評估植入的原始和TGS縫合線的炎癥程度。（D至K）用蘇木精和曙紅（H＆E）縫合7天的縫線結染色的代表性組織學圖像[原
始（
D和H）；TGS（F和J）]和14天[原始（E和I）；TGS（G和K）]。（L）用原始和TGS縫線縫合的切口傷口的示意圖，以及在第7天的組織學切片（紅色虛線）。
【總結】
團隊報道了一種具有生物啟發性的設計和方法，
可以牢固地整合臨床上使用的外科手術縫合線，堅韌的水凝膠和各種功能材料。在縫合線
-護套界面處實現了牢固的粘合，并通過廣泛的實驗表征和計算仿真得到了證實。開發了一系列的TGS縫合線，這些縫合線實現了卓越的生物力學性能和多種功能。TGS縫線在不影響拉伸強度的情況下，表現出組織狀的剛度，低阻力和在接觸組織上的摩擦力。縫合線護套提供了多功能平臺，可將縫合線與功能材料融合在一起，以進行診斷，監視和治療功能。
在一個用于高級傷口管理的平臺上，展示了抗感染，傷口床pH感應，藥物輸送
和
NIR生物成像的應用。TGS的輕而易舉的出現表明其他基于纖維的設備（如紡織品和織物）具有廣泛的設計靈活性。該平臺是集成水凝膠技術，功能材料和基于纖維的設備以開發下一代多功能材料的重要一步。這項工作將為外科工具，可穿戴和可植入設備，軟機器人以及纖維和紡織材料的開發開辟新的途徑。
展開 《Small》田鶴/張進濤/夏海兵：碳氣凝膠Fe單原子催化劑，可充電鋅空氣電池中的高效氧電催化劑
《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
2.
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《Nature Catalysis》四川大學肖丹/德州大學余桂華:單原子聚吡咯水凝膠!
4.
《Science》下一代可穿戴電子設備！指尖上的創可貼，血糖指數不用愁！
5.《AFM》東華大學葉長懷/朱美芳院士：超強/高電導芳綸納米纖維/PVA/納米銀水凝膠
6.
《AFM》上交大崔文國，蘇州大學顧勇/陳亮：明膠氧化葡聚糖+生物活性玻璃納米顆粒，一體化協助骨折固定和愈合
7.
《Adv. Mater.》浙江大學陳東/高翔：有吸引力的 Pickering 乳液凝膠
8.《AFM》華中師大朱成周、武漢工程文靜：PdBi單原子合金氣凝膠用于高效乙醇氧化
9.《AM》長春應化所賀超良、陳學思院士：兩性離子水凝膠包MOF膠囊，pH 響應自分解，用于高效口服 Exendin-4 遞送
版權聲明：「高分子材料科學」
旨在分享學習交流高分子聚合物材料及科研等領域的研究進展和新聞。編輯水平有限，上述僅代表個人觀點，詳見原文。投稿，薦稿或合作請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
展開 《AEM》馬里蘭大學：金屬離子誘導 MXene 氣凝膠組裝，用于電磁干擾屏蔽、電容去離子和微型超級電容器
參考文獻
：
doi.org/10.1002/aenm.202101494
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《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
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高分子材料科學
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華中大楊光教授團隊CEJ：高取向的細菌纖維素/明膠復合薄膜耦合電場協同誘導細胞定向遷移應用于傷口愈合
定向細胞遷移在傷口愈合中起關鍵作用。然而傳統治療傷口愈合的方法很少達到主動調節細胞遷移以促進傷口愈合的效果。有序的拓撲結構和電場（EF）因其可以調節細胞活動并促進傷口愈合而備受關注。此項研究構建了一個新的傷口修復體系——將拉伸取向的細菌纖維素（BC）/明膠（gelatin）薄膜與EF耦合以誘導細胞定向遷移來促進傷口愈合（圖1）。該BC/gelatin薄膜具有高度取向的纖維結構，很強的機械性能，良好的熱穩定性，透光率，可折疊性，表面粗糙度和生物相容性。特別地，拉伸40%的BC/gelatin薄膜在體外能夠促進NIH3T3細胞的粘附，定向排列和遷移；在體內大鼠全層皮膚缺損模型中，拉伸40％的BC/gelatin薄膜比商業TegadermTM膜能實現更快促進傷口愈合的效果。進一步施加EF（150 mV/mm）后，結果表明拉伸40%的BC/gelatin薄膜可協同EF共同誘導NIH3T3細胞的遷移，并通過加速傷口閉合，肉芽組織厚度增加，膠原蛋白沉積，血管生成以及上調α-SMA，AKT和ERK的表達來促進傷口愈合。綜上，40%拉伸的BC/gelatin薄膜耦合EF為促進傷口修復提供了有效地協同治療策略，在治療臨床難愈傷口中具有潛在地應用前景。
圖1 高取向BC/gelatin薄膜耦合電場協同作用促進細胞遷移應用于傷口愈合示意圖
該論文的第一作者為華中科技大學生命科學與技術學院博士生王蠡和博士生毛琳，華中科技大學生命科學與技術學院楊光教授和石志軍博士為通訊作者，華中科技大學為第一作者單位。
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