北化徐福建/李杨AM：自然启发的树环结构水凝胶敷料提供持续的收缩力加速伤口愈合

水凝胶可以为伤口提供湿润的环境，调节伤口的机械力，促进伤口的修复和再生。迄今为止，已经开发出许多功能性水凝胶来消除伤口炎症因子或杀死细菌，恢复正常的愈合过程，递送生物活性因子（如生长因子、氧气和细胞），促进成纤维细胞、角化细胞和内皮细胞的胶原沉积、再上皮化和血管再生。 然而，通过生物化学调节伤口微环境成本较高，制备过程复杂，并且可能会给患者带来不良反应，相比而言，生物力学策略仅通过机械力调节伤口修复，促进细胞增殖、胶原沉积和血管生成从而促进伤口愈合，具有很大的应用潜力 。

北京化工大学 徐福建教授 / 李杨副教授团队 受树木年轮的圆形结构及其功能独立分布的启发， 设计了一种 “ 核 – 环 ” 结构的水凝胶伤口敷料，其中核心部分具有收缩功能，环形部分具有粘附能力。收缩力通过体温温度响应实现，该收缩力沿着环向外传递，由于环形部分与皮肤相连因此实现在伤口边缘的持续牵引 。该工作以 “Naturally Inspired Tree-Ring Structured Dressing Provides Sustained Wound Tightening and Accelerates Closure” 为题发表在 24 年 的《 Advanced Materials 》上。

【文章亮点】

（1） 设计了一种 “ 核 - 环 ” 结构的水凝胶，具有收缩和粘附功能，利用机械收缩力的作用来加速伤口愈合。

（2） 在 25 ℃ 下 C-Gel （核心部分的凝胶） 在 12h 后迅速膨胀并达到平衡。但在 37 ℃ 下， C-Gel 可以进行响应，在 4 h 内膨胀率迅速达到 -70% ，并且面积迅速下降到初始的约 40% ，在后 6 h 内进一步缩小到 50% ，收缩力可以稳定在大约 3.4kPa 。

（3） R-Gel （环形部分的凝胶） 上具有丰富的羟基和酚基，由实验验证可以粘附在不同基材的表面上和离体器官上，在载玻片上具有超过 15 kPa 的粘附力，在软组织上的粘附可达 5~15kPa 。

（4） 机械信号通过细胞外基质（ ECM ）和细胞外液传递给细胞，触发进一步的信号级联反应，从而调节组织重塑。

图 1 CR-Gel 制备机理图

图 2 C-Gel 的表征

图 3 R-Gel 表征及性质

图 4 体外皮肤伤口实验及 CR-Gel 的生物相容性

图 5 CR-Gel 对小鼠全层皮肤创面模型的影响

图 6 小鼠皮肤创伤的组织形态学评价。 CD45 免疫荧光染色图像及定量结果

图 7 小鼠伤口的 T 转录组学分析