目前，治疗感染性伤口是临床医学的一大挑战。严重感染的伤口不仅会延迟伤口愈合，严重影响患者健康，还可能导致伤口化脓、红肿、剧痛，甚至引起全身症状和败血症，增加截肢风险。随着抗生素耐药性的增加，此类伤口的治疗难度也在不断增加。水凝胶是一种具有三维分子网络结构的生物医学聚合物，它能提供与
ECM
相似的湿润环境，在药物输送、植入和组织工程方面有多种应用。因此，使用水凝胶模拟组织的
ECM
并创造导电的局部微环境，可以为难治性伤口提供一种新的治疗策略。
近期，
华中科技大学同济医学院附属协和医院刘国辉教授团队
开发了一种新型导电水凝胶
EF@S-HGM
，用于治疗感染伤口。其主要成分包括
Ac-
β
-CD
、明胶、单壁碳纳米管（
SWCNT
）、
N-
甲酰基
-Met-Leu-Phe
（
FMLP
）和内皮细胞生长补充剂（
ECGS
）。这种水凝胶具有导电性，可利用生物微电场加速伤口愈合。通过释放趋化因子
FMLP
，该水凝胶能有效招募中性粒细胞并增强
NETosis
，从而对抗微生物病原体。同时，水凝胶还能促进内皮细胞增殖和血管生成，改善感染伤口的愈合。此外，团队还验证了
EF@S-HGM
水凝胶优异的生物相容性和抑菌能力。团队探索了
EF@S-HGM
水凝胶如何诱导中性粒细胞
-
激活
GR
衰老通路以促进中性粒细胞凋亡。
EF@S-HGM
水凝胶易于原位注射给药，具有优异的机械性能，这也为今后的临床应用提供了便利（图
1
）。
该工作以“
Conductive Hydrogel Inspires Neutrophil Extracellular Traps to Combat Bacterial Infections in Wounds
”为题发表在《
ACS Nano
》上（
DOI:
10.1021/acsnano.4c14487）。文章第一作者是华中科技大学
欧阳理直
博士，共同通讯作者为
刘国辉
教授、
米博斌
教授、
孙云
主任和
刘梦飞
医生。该研究得到国家自然科学基金委的支持。
图
1. EF@S-HGM
水凝胶的制备及其促进感染伤口愈合的机制
本研究的核心创新点
之一在于巧妙利用伤口的天然电场环境。通过
SWCNT
的导电特性，水凝胶将内源性电场转化为定向细胞迁移的驱动力，突破了传统材料导电性不足的局限。这种
“生物电协同”策略不仅加速了细胞募集，还通过微电流刺激激活了多种修复相关信号通路，为组织再生提供了动态微环境（
图
2
）。
图
2. EF@S-HGM
水凝胶可诱导中性粒细胞迁移并形成
NET
另一亮点在于揭示了
EF@S-HGM
调控中性粒细胞功能的新机制。研究发现，该水凝胶通过激活糖皮质激素受体（
GR
）衰老途径，诱导中性粒细胞衰老并增强
NETosis
。衰老的中性粒细胞高表达
CXCR4
并低表达
CD62L
，产生更多活性氧（
ROS
），从而显著提升抗菌能力。这一发现为免疫调控型材料的设计提供了全新视角，首次将电场刺激与
GR
通路调控相结合，实现了对感染微环境的精准干预（图
3
）。
图
3. EF@S-HGM
水凝胶通过
GR
衰老途径促进
NETosis
。
图
4. EF@S-HGM
水凝胶可促进体内感染性伤口的愈合。
这项研究开发的
EF@S-HGM
水凝胶为感染性伤口的临床治疗提供了一种全面的策略，有望推动导电生物材料在伤口护理和再生医学领域的广泛应用。
原文链接：
Lizhi OuYang
1
, Ze Lin
1
, Xi He
1
,
J
iaqi Sun
1
,
Jiewen Liao, Yuheng Liao, Xudong Xie, Weixian Hu, Ruiyin Zeng, Ranyang Tao, Mengfei Liu
*
,
Yun Sun
*
,
Bobin Mi
*
,
Guohui Liu
*
. Conductive Hydrogel Inspires Neutrophil Extracellular Traps to Combat Bacterial Infections in Wounds. ACS Nano. 2025 Mar 3.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c14487
点击下方“
阅读原文
”可下载该篇论文。
相关进展
西工大王文智/西安交大郭保林、赵鑫团队 CEJ：多键交联的抗菌、导电和抗氧化水凝胶粘合剂用于MRSA感染的运动皮肤伤口愈合
西南交大鲁雄/谢超鸣团队：仿贻贝纳米酶用于构建粘附、导电、抗菌和自成型水凝胶生物电子
四川大学王云兵教授/张婕妤副研究员：聚苯胺基导电水凝胶用于慢性伤口愈合
