Sci Adv丨徐福建/李杨团队最新，“力学自适应”天然多糖愈合粉重塑创面愈合力学微环境

线性创面尖端的应力集中是临床常见但长期被忽视的问题，在以圆形创面为主导的研究范式下长期被忽视；同时，静态生物材料与动态组织重塑在时间尺度上的不匹配，也制约了创面的高质量修复。

2025 年 11 月 28 日，北京化工大学徐福建与李杨团队 在 Science Advances 上发表研究论文

Mechanoadaptive

polysaccharide conjugates architect pro-healing microenvironments via dynamic stress redistribution in skin defects

临床伤口护理至今仍有不少难题待解。比如，线性伤口在外科手术和慢性损伤中十 分常见，但大多数研究还在用传统的圆形伤口模型，很难真实反映线性伤口特有的力学环境 —— 尤其是伤口两端容易出现的 “ 应力集中 ” 现象，这往往会拖慢愈合速度。针对这一问题，研究团队开发了一种新型的湿黏附粉末系统 HADEX 。它由两种天然多糖衍生物组成，遇到组织渗出液后能迅速凝胶化，像一款 “ 智能创可贴 ” ，温柔地贴合伤口。 HADEX 通过动态化学键高效黏附，并借助微米级粉末快速吸收渗出液，在闭合伤口的同时，巧妙地将应力均匀分布，缓解尖端压力。更特别的是，它会随着组织自身的修复进程逐步降解， “ 默契配合 ” 新组织的生长。在大鼠和猪的皮肤切口模型实验中， HADEX 显著加速了伤口早期闭合和上皮再生，尤其在糖尿病伤口中也表现良好。它使用简便，有望成为新型创面敷料，为患者带来更舒适、更高效的无缝愈合体验。

图 1 . 黏附性愈合粉调控力学微环境并实现降解与组织修复时序匹配以加速线性创面愈合的示意图

1 、 HADEX 表征及力学调控作用

该 粉末 型可凝胶化黏附体系 HADEX ， 由醛化透明质酸 粉末和氨基化葡聚糖粉末 组 成 。粉末颗粒尺寸处于微米尺度，有助于增强界面液体的对流与吸收，同时加快官能团间的反应进程。 在带血污染的猪皮模型上， HADEX 仍可实现约 40 kPa 的黏附强度，足以 “ 拎起 ” 一瓶生理盐水；其在组织表面形成致密多孔的水凝胶层，并以类似 “ 触手 ” 的黏附界面紧密包覆组织，具备快速组织整合能力。 与临床常用组织胶 Histoacryl 相比， HADEX 可在 1 分钟内迅速吸收界面水分，最大吸水率约为 550% ，是 Histoacryl 的 5 倍以上；同时将膨胀率稳定在约 100% ，避免因过度膨胀导致创缘移位或再次裂开。而 Histoacryl 接触水后则形成硬脆塑料状聚合物，表面残留未反应液体和生物基质，既难以与组织充分贴合，又易在皮肤扭转、牵拉 时整体 脱落。 该研究基于有限元模型阐明了 HADEX 重塑创缘应力分布的内在机制。分析显示，切口应力主要集中在两端尖部。 HADEX 通过机械性促进伤口闭合，显著降低创缘尖端的残余应力，减小切口向外扩展和撕裂的风险，并为创面重建提供更为有利的力学微环境。

2 、 HADEX 生物相容性

在大鼠背部皮下植入模型中，研究团队系统比较了 HADEX 与临床常用组织胶 Histoacryl 的体内降解特征。鉴于在实际操作中难以完全避免 Histoacryl 进入伤口内部，因此评估其体内安全性尤为关键。 植入后， HADEX 随时间呈现厚度减薄和结构碎片化等典型降解特征；至术后两周仅有少量残留，并伴随慢性炎性细胞浸润减轻。相比之下，不可降解的 Histoacryl 更易诱发明显的炎症和吞噬反应，术后两周仍残留较大组织空腔，说明其对局部组织的长期影响更为突出。在此基础上，研究者进一步评估了 HADEX 降解产物的代谢情况。通过对 HADEX 组分进行荧光标记，并结合 28 天体内清除轨迹追 踪和体内分布成像，结果显示 HADEX 主要经肝脏和肾脏清除：其中 OHA 在肝脏中富集更为明显，而 Dex 则主要在肾脏中累积，这与两种多糖各自的结构特点及降解途径差异密切相关。

3 、 HADEX 的体内有效性验证

在大鼠皮肤切口模型中，研究 团队 系统评估了 HADEX 在 无缝线修复 中 的体内疗效，并与 传统 缝 合 及临床常用组织胶 Histoacryl 进行对比。 HADEX 施加于湿润创面后，经约 1 分钟轻压即可由粉末态转变为贴合凝胶态， 实现强湿黏附 并促使切口闭合 ；术后第 8 天， HADEX 组基本 完成再上皮化，而 缝合组 和 Histoacryl 组仍可见明显切口残迹，且 Histoacryl 聚合放热可 能 导致 局部 灼伤。 有限元分析显示， 缝合组 应力主要集中于针孔和结扣处； Histoacryl 因刚度较高，在组织 – 胶体界面产生剥离型应力集中； HADEX 则显著降低切口尖端及边缘的峰值应力，更均匀地承担和重分配应力，从而维持皮肤整体力学稳定性 并 降低切口扩展风险。组织学结果表明， HADEX 组与 缝合组 在术后 4 和 8 天均表现出良好的创面闭合、较小创 面间 隙 及相对 较轻 的 炎症 反应 ，而对照组及 Histoacryl 组 伤口组织 重建不足，炎性细胞大量聚集， 且 Histoacryl 残留碎片周围可见较大组织空腔。免疫学分析显示， 缝合组 和 Histoacryl 组免疫细胞 （ CD45 ⁺ ） 与中性粒细胞 （ Ly6G ⁺ ） 浸润明显，反映出额外机械损伤和材料相容性欠佳 所致 的持续炎症。进一步的巨噬细胞极化结果显示， Histoacryl 组 M1 型（ CD86 ⁺ ）巨噬细胞持续高表达，而 HADEX 组 M1 型（ CD86 ⁺ ） 比例逐渐下降、 M2 型 （ CD163 ⁺ ） 比例上升， 表明 其更有利于 创面由 炎症向增殖期平稳过渡并促进再生。

为评估肉芽及真皮重建质量，研究者对伤口组 织进行 Masson 与 Sirius Red 染色。对照 组 、 缝合 组 及 Histoacryl 组胶原重塑有限，多为稀疏、 近 线性排列的不成熟纤维； 而 HADEX 组术后第 8 天已形成 较为 典型 的 再生组织，可见短而宽的 “ 篮网状 ”ECM 纤维 。 为解析加速愈合的分子基础，对第 8 天切口组织进行 RNA-seq 分析。上调基因主要富集于 actin cytoskeleton 及 F-actin 、 myosin filament 和 actomyosin contractile ring 相关通路，推动再上皮化和伤口闭合；而与 ECM 过度重塑、角化及炎症反应相关基因整体下调，提示创面已由炎症期进入增殖 / 重塑阶段，胶原趋于成熟，纤维化风险降低。

为进一步验证 HADEX 的修复效果，研究团队在糖尿病大鼠皮肤切口模型中进行了评估。高血糖状态往往伴随持续炎症、角质形成细胞迁移受损及创面收缩能力下降，导致愈合显著延迟。结果显示，经过 8 天处理， HADEX 组的切口闭合程度明显优于对照组；仅在 HADEX 组中，第 4 天即可 观察到炎性细胞 浸润显著减轻，创面形成连续的再生表皮、更厚实的肉芽组织及更丰富的成熟胶原纤维，表明 HADEX 在糖尿病创面中具有突出的促愈合作用。为评估其临床转化潜力，研究者进一步建立巴马 猪皮肤 切口模型， HADEX 在该模型中同样表现出优异的创面修复效果。值得注意的是，直至第 28 天， Histoacryl 组仍可见因不可降解残留导致的深部组织腔隙；相比之下， HADEX 组则呈现表皮增厚且分层完整、肉芽组织致密、成熟胶原明显增加的特征，皮肤整体结构已接近损伤前状态。

1. 本研究聚焦临床常见的线性创面，突破传统圆形模型局限，深入揭示其伤口尖端存在的 “ 裂纹样 ” 应力集中现象，以及材料支撑与组织再生在时间上的失配问题。该工作将缝合口裂开与愈合延迟，重新定义为由 “ 力学微环境 ” 和 “ 生物时间节律 ” 共同调控的关键机制。

2 、 构建了 基于醛化透明质酸 与氨基化葡聚糖微米粉末的湿黏附体系 HADEX 。该体系通 过醛基 - 氨基动态共价键与氢键快速交联，可在湿润甚至带血界面实现 “ 粉末 - 水凝胶 ” 的原位凝胶化，具备优良吸液性、 强湿态 黏附、可降解及储存稳定性，为线性创面闭合提供了一种无需缝合的新策略。

3 、 该研究实现了力学 - 时间双适配的创缘重塑机制。结合有限元模拟与体内实验证实， HADEX 能够有效缓解线性切口尖端的应力集中，优化局部力学微环境。其降解过程与细胞外基质沉积基本同步，支撑材料力学功能向新生 组织平稳 过渡，形成了应力调控与再生时序相匹配的一体化促愈合新路径。

原文链接 ： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz3529

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推荐

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！