上海
近年来，负压伤口敷料受到广泛关注。然而，负压条件下积液的排出对水凝胶敷料来说是一个挑战。
2024年7月28日，北京理工大学陈煜及中国医学科学院北京协和医院冯永强共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“Construction and Performance Study of a Dual-Network Hydrogel Dressing Mimicking Skin Pore Drainage for Photothermal Exudate Removal and On-Demand Dissolution”的研究论文，该研究制备了一种化学/物理双网络PEG-CMCS/AG/MXene水凝胶，由四臂聚乙二醇/羧甲基壳聚糖（4-Arm-PEG-SH/CMCS）的化学二硫键交联网络和琼脂（AG）的氢键物理网络组成。
在近红外光（NIR）照射下，PEG-CMCS/AG/MXene水凝胶由于MXene的整合而发生光热加热，破坏了氢键网络，通过模仿皮肤毛孔汗腺样作用的机制去除渗出物。光热加热效应还能发挥抗菌作用，防止伤口感染。PEG-CMCS/AG/MXene优异的电导率可在体外外部电刺激（ES）下促进细胞增殖。全层皮肤缺损模型的动物实验进一步证明了其加速伤口愈合的能力。L-半胱氨酸甲酯盐酸盐（L-CME）实现硫酯和硫醇之间的转化，可实现敷料的按需原位溶解。本研究有望为水凝胶敷料下积液问题提供新的解决方案，并为减轻或避免频繁更换敷料造成的严重二次损伤提供新方法。
严重伤口，如手术创伤、烧伤、糖尿病溃疡等，在愈合过程中会产生大量伤口渗出液，若无法及时清除，将导致伤口感染风险增加。临床上常采用负压引流法清除敷料下积液。
水凝胶凭借亲水性强、生物相容性好、与细胞外基质相似等优势，成为湿性敷料的首选材料。但传统水凝胶敷料含水量高，限制了其吸收渗出液的能力，容易导致伤口周围浸渍，增加继发感染风险，进而影响伤口重建细胞的增殖。此外，水凝胶的机械强度一般较弱，吸收液体后机械强度会进一步降低，负压引流往往会对水凝胶敷料造成结构损伤，这些问题成为限制水凝胶敷料临床广泛应用的关键瓶颈。
近年来，水凝胶敷料在创面渗出液处理和清除方面的应用受到广泛关注，已研发出多种高吸收率水凝胶敷料用于清除多余渗出液、促进创面愈合，但这些方案并不能从根本上清除渗出液，而且水凝胶过度膨胀会对周围组织造成压力，不仅影响敷料在创面的黏附性，还可能增加感染风险。而性能优异的自泵式油水凝胶敷料备受关注，该类敷料可快速清除多余渗出液，清除效率约为传统纯水凝胶敷料的30倍，并能有效促进烧伤创面愈合。
水凝胶的形成和伤口修复机制（图源自Advanced Science ）
皮肤在受到高温时能迅速打开毛孔降低体温，通过出汗创造适宜的生存环境。受人体皮肤这种出汗机制的启发，如果能构建一种在光热刺激下具有动态交联可逆破坏特性的生物工程响应性水凝胶，则有望解决上述需要具有优异伤口水分管理能力的负压引流水凝胶敷料的问题。天然高分子琼脂能表现出优异的上临界溶解温度（UCST）温敏效应，其固有的物理氢键交联结构可以潜在地实现光热可逆交联效应，但以物理网络构建的琼脂水凝胶稳定性较差。
本文通过4-Arm-PEG-SH与CMCS之间的硫键构建化学交联网络，再引入琼脂的物理氢键交联网络，形成双网络结构。加入MXene可通过其光热效应实现琼脂的可逆交联，从而打开排水通道，模拟皮肤毛孔的单向排水。MXene的引入还有望为水凝胶提供出色的电导性，从而有助于ES加速伤口愈合。具有硫酯-硫醇键的化学交联结构还可以提供在L-CME存在下水凝胶可逆溶解的优势，有可能实现按需从伤口表面去除敷料以减少对伤口的二次损伤。这种具有定向排水功能、ES促进愈合能力和按需敷料溶解的双网络天然聚合物水凝胶结构的设计对于增强水凝胶敷料的功能特性以满足伤口修复需求具有重要价值。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202403362
来源：inature
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