北京纳米能源所李舟、罗聃/陆军军医大学西南医院张家平AM：自操控钠离子梯度的内生电刺激敷料用于伤口修复

1、研究背景

皮肤创伤的发生率居高不下，其风险难以预测且往往容易被忽视，这对人类健康构成了严重威胁，并对医疗体系造成了巨大冲击。表皮跨上皮电位（TEP）的形成与表皮细胞离子通道的不对称分布密切相关，伤口内源性电场则是由创伤引起的表皮TEP短路而产生的，其实质来源于离子的梯度分布。外源性电刺激设备已被证实可通过输出电压（或电流）模拟或增强伤口内源性电场，从而促进伤口愈合。目前，电刺激治疗策略依赖电源和电极：电源的集成不仅增加了装置的加工成本，也增加了储能模块中有害成分泄漏的风险；而电极会产生占位效应，诱发炎症反应，阻碍伤口愈合。更重要的是，电子设备产生的电流通常以电子的形式传输，可能伴随电化学反应和热效应，从而对皮肤组织造成二次损伤。因此，亟需研发基于离子流调控机制、摆脱传统电源与电极依赖的新型电刺激技术。

2、文章概述

中国科学院北京纳米能源与系统研究所 李舟研究员 和 罗聃研究员 联合陆军军医大学第一附属医院（西南医院）整形外科 张家平主任 开发了 一种基于自操控钠离子梯度的内生电刺激敷料 （smig-EESD）。smig-EESD可以选择性地吸附或嵌入水合Na ⁺ 离子；而K ⁺ 离子和Cl ^- 离子由于尺寸不匹配而不能被smig-EESD吸附或结合。当smig-EESD贴附于伤口时，其通过特异性吸收伤口中心渗出液中Na ⁺ ，以增强阳离子浓度梯度差，最终增强伤口内源性电场，从而产生内生电刺激。smig-EESD提供了一种新的内生电刺激治疗策略，完美加速了伤口修复的几乎所有必要阶段。基于离子操控机制的内生电刺激疗法有望进一步扩展到神经、骨骼、肌肉等多种组织的治疗。相关研究成果以“ Self-manipulating Sodium Ion Gradient-based Endogenic Electrical Stimulation Dressing for Wound Repair ”为题在线发表于 Advanced Materials 。

3、图文导读

smig-EESD由聚氨酯（PU）和硬碳（HC）组成：聚氨酯疏水，可防止微生物入侵，提供湿润的伤口愈合环境；HC可以操纵钠离子梯度，从而增强内源性电场。在smig-EESD中，HC在PU敷料中的分布并不均匀：smig-EESD中间部分覆盖伤口中心，由吸收Na ⁺ 的HC/PU敷料组成，周围区域是支持和保护伤口的PU敷料。smig-EESD的结构、原理和性能如图1所示。