【专题】“隐形”仿生材料出炉 兼具紫外线防护和高效伤口修复功能

日前，材料科学顶级国际期刊《Advanced Materials》（IF：27）发表了浙江中医药大学第一附属医院陈喆研究员团队与浙江大学化学系白宏震研究员、汤谷平教授团队和浙江大学海洋学院王楠副教授团队等合作研究的最新成果。该研究利用合成生物学技术，将海洋天然抗紫外辐射成分与重组人源ⅩⅦ型胶原蛋白“编织”成透明水凝胶，创造出首个无色透明、兼具紫外线防护和高效伤口修复功能的新型仿生材料，受到临床医学领域高度关注。

陈喆表示，使用该新型“隐形”仿生材料，能够让伤口在晒太阳时加速愈合。他指出，UVA（长波黑斑效应紫外线）辐射是地球表面主要的紫外辐射形式，具有极强的穿透能力，能够穿透皮肤直达真皮深层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维。外伤通常发生在暴露的皮肤区域，紫外辐射可导致炎症反应，形成结痂，阻碍伤口的正常愈合。该新型仿生材料能够同时满足加速伤口愈合、紫外线防护及隐形性（无色透明）三个要求，是伤口修复材料研究的一大突破性进展。

陈喆团队

汤谷平介绍，现有的透明创伤修复材料缺乏针对UVA的防护功能设计，团队一直在寻求利用天然生物材料构建一种新型的无色透明且具有高效促伤口愈合功能的材料。论文的发表，表明该研究取得了突破性进展。

汤谷平、白宏震团队

“海洋生物暴露在强烈的紫外辐射环境中，它们会合成自己的‘防晒霜’来防止紫外辐射对自身DNA的损伤。”王楠说，P334是一种能够强烈吸收UVA的天然紫外防护分子。研究中，王楠团队克隆了我国南海沉积物中的细菌及藻类生物中负责合成P334的基因，并利用合成生物学技术把它们高水平表达在链霉菌中，解决了这种自然界含量极低的小分子化合物的原料来源问题。

陈喆指出，伤口愈合的另一个关键因素是如何在伤口区域提供细胞的快速增殖和组织重塑，此项研究借助合成生物学技术，在工程菌中首次“定制生产”了重组人源ⅩⅦ型胶原蛋白片段（rhCOL17）作为新型伤口修复材料。参与该研究的博士研究生楼毅杰介绍：“我们通过交联技术，将P334像一个个盾牌一样镶嵌在rhCOL17的肽链中间，形成一张具备UVA防护能力的高分子网络。这样，使用此材料就像给伤口戴上了隐形的防护罩。”据悉，新材料制成的透明水凝胶能有效阻隔紫外线，同时持续释放促愈因子。实验显示，使用该材料的小鼠伤口在紫外线下暴露10天，愈合率能提升60%，且新生皮肤更接近正常组织结构。

陈喆指出，全球每年约有5亿人遭受皮肤创伤困扰，造成的经济负担高达280亿美元（约合人民币2028亿元）。临床发现，暴露在阳光下的伤口愈合时间平均会延长40%，且更易留下瘢痕。我国此次研究的新型材料拥有诸多优势，且具有广泛的应用前景。该材料是海洋防晒分子与人源胶原蛋白的重组，首次通过合成生物学实现了生物活性成分的绿色制造。同时，该材料的透明性、可注射性及可穿戴性，也突破了常规敷料以包扎为主要形式的局限。目前，研究团队已着手开发便携式伤口喷剂、可穿戴修复贴片等产品。另外，该项技术已申请国家发明专利，并与多家医疗器械企业达成合作意向。陈喆表示，这种“晒太阳也能愈合”的新型材料如果进入临床，将为外伤、烧伤及糖尿病皮肤溃疡患者带来福音。

文/图：陈岩明

编辑：李宁 王政清

审核：万懿 王朝君