敷料是管理皮肤损伤和感染最常用的方法之一。基于水凝胶的敷料因其在皮肤创伤护理中的潜力脱颖而出。它们具有良好的生物相容性和机械适应性，且能按需递送治疗药物。但是，当前水凝胶敷料的发展仍面临两个挑战。第一，它们通常缺乏对湿润创面组织的粘附力。第二，高含水量的水凝胶在环境中容易失水，长期保存困难。近年来， “干性敷贴（dry patch）”类型的水凝胶敷料被提出以解决以上两个问题。它的特点是：通常情况下为固体贴片（便于储存和携带），接触湿润组织后能形成稳定粘附，并吸收渗液转化为水凝胶。但是，当前的贴片式敷料通常缺乏支持创伤愈合各个阶段所需的多功能性，特别是在慢性开放性创伤并伴有细菌感染的情况下。

近日，海南大学刘用副教授和国家纳米科学中心王浩研究员合作在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了原位凝胶化的干式敷贴应用于复杂伤口感染治疗的研究。通过冷冻干燥结合层压技术，制备了一种区间分隔的多功能贴片（HGP贴片），可满足以下条件（1）提供温和的Janus型异质粘附性；（2）能够在创伤组织表面直接形成水凝胶；（3）在加速伤口愈合过程中发挥多种功能。

HGP贴片包含三层结构（图1-图2）：底层为湿性粘附层，由多巴胺接枝透明质酸（HD）和聚丙烯酸（PAA）组成；中层为药物负载层，由明胶（Gel）组成；顶层为非粘附性凝胶化层，由聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）制成。PAA可去除界面水，增强贴片对组织的粘附性。HGP贴片通过两步工艺制备：首先，各层溶液冻干成气凝胶；然后，采用机械层压工艺制造敷料（图1A-1B）。接触伤口后，HD通过儿茶酚介导的相互作用牢固粘附于组织表面，而PAA去除界面水分后进一步增强了粘附力（图1C）。气凝胶随后吸收创面渗出液，导致明胶层溶解释放药物，并通过物理交联使PVA/SA层水化形成水凝胶敷料（图1D）。

图1. 基于HGP贴片的水凝胶敷料设计与制造，用于多功能皮肤创伤护理。(A-B) 通过冻干-层压法制造HGP贴片的过程，得到由三层不同材料组成的超薄结构：HD/PAA、Gel和PVA/SA。(C) HD/PAA层在创伤管理中发挥多重作用，如提供湿性组织粘附力、降低创面局部pH值以及清除自由基。(D) PVA/SA层在接触水后转变为水凝胶。(E) 明胶层包含两种抗菌剂（万古霉素和硝酸镓），以抑制创伤部位细菌的生长。

图2. HGP贴片的表征。（A-B）贴片的光学照片。（C）贴片水化后形成可拉伸水凝胶。（D）贴片各层结构的SEM图像。（E）贴片断面的SEM图像。

HGP贴片的多功能性体现在：（1）快速止血。HD层的粘附性和PVA/SA的凝胶特性可实现高效的伤口止血；（2）异质粘附。底层和顶层具备显著的粘附性差异，可防止非必要的组织粘附，避免创伤部位二次损伤。（3）抗菌作用。万古霉素（Van）和硝酸镓（Ga）被封装在明胶层中，以对抗皮肤感染中常见的致病菌（图1E）。（4）抗氧化和缓解炎症。HGP富含自由基清除基团，可缓解炎症反应。（5）免疫调控。HD/PAA层在伤口组织内建立了酸性微环境，有效抑制了细菌生长，并促进了巨噬细胞从炎症型（M1）向抗炎型（M2）极化。HGP贴片能够快速稳定地粘附于小鼠皮肤伤口，且不受外力拉扯及小鼠运动的影响。在全层皮肤伤口模型中，HGP贴片可有效促进混合细菌感染的伤口愈合，并且对小鼠无明显的生物毒性。此外，用于制造HGP贴片的所有材料均为FDA批准的原料，使其在临床应用中具有良好的安全性和巨大潜力。

相关论文近日在线发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，海南大学刘用副教授为第一作者，海南大学刘用副教授、李娟娟教授，国家纳米科学中心王浩研究员为共同通讯作者。海南大学化学化工学院为第一通讯单位。

此项研究工作得到了国家自然科学基金（32460023），海南省自然科学基金（524RC472），海南省重点研发计划（ZDYF2024XDNY164）等项目的资助。

文献链接：

ACS Applied Materials & Interfaces. 2024, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c16041

撰稿：刘用

审核：潘福生

编辑：李诗琪