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  眾所周知，傷后皮膚完整性、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和保護(hù)功能的恢復(fù)對人類的生命健康至關(guān)重要。并且對于慢性或非愈合性傷口，由于損傷部位的氧化應(yīng)激過多嚴(yán)重阻礙了愈合，需要長期的治療和護(hù)理。傷口處活性氧（Reactie oxygen species，ROS）的大量積聚會導(dǎo)致嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，降低內(nèi)源性干細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對皮膚組織再生能力，抑制傷口的修復(fù)。此外，ROS會抑制新生血管的形成，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙。因此，皮膚損傷和傷口感染產(chǎn)生的活性氧過多而未被及時清除，會阻礙傷口愈合的進(jìn)程。無論是改變封閉傷口的方法還是防止感染，傷口治療的目標(biāo)歸根結(jié)底都是實(shí)現(xiàn)有效和安全的閉合。到目前為止，主要的傷口修復(fù)手段包括壓迫繃帶，傷口敷料，高壓氧治療，負(fù)壓治療和超聲波等。然而，這些被動治療方法很少參與內(nèi)源性組織修復(fù)，且忽視了易感創(chuàng)面ROS的清除，因此不能有效地促進(jìn)創(chuàng)面愈合。盡管最近興起的生長因子介導(dǎo)療法已成為另一種皮膚創(chuàng)傷愈合再生的有效途徑，但仍存在諸如降解快和生物活性易喪失的弊端。近年來，電刺激作為一種極具特色的促進(jìn)傷口愈合的輔助方式備受研究者青睞。據(jù)報道，電刺激的組織修復(fù)機(jī)制類似于內(nèi)源性電場，而內(nèi)源性電場對于指導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖、表皮細(xì)胞遷移和刺激受體部位接受某些生長因子以促進(jìn)有序的皮膚再生至關(guān)重要。盡管這種方式的治療效果顯著且不良反應(yīng)較少，但需要提供合適電場的大型體外儀器，當(dāng)電刺激被用于臨床時，患者甚至需要住院治療。值得慶幸的是，便攜式和可穿戴式電子器件已快速興起，特別是應(yīng)用于更好更快的體外診斷測試和疾病的即時檢測。但是目前便攜式醫(yī)用傳感器件通常由外置電源或可充電電池供電，具有使用壽命有限、充放電效率低、存在潛在的二次污染等缺點(diǎn)。

  近日，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院葛麗芹教授課題組和中大醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科劉玲教授合作，設(shè)計具備環(huán)境友好型-可持續(xù)供電和有效清除ROS能力的新型智能醫(yī)療器械加快傷口愈合。該研究通過層層自組裝方法制備出了一種人體運(yùn)動驅(qū)動的自供電納米復(fù)合“修理器”，用于電刺激內(nèi)源性傷口愈合及生理環(huán)境響應(yīng)性清除活性氧，緩解體內(nèi)炎癥反應(yīng)（ToC圖）。與傳統(tǒng)的被動治療方式相比，這種模式提供了一種集運(yùn)動信號轉(zhuǎn)化為電信號和pH響應(yīng)性層層自組裝薄膜于一體的有效愈合創(chuàng)面的新策略，無疑為患者帶了福音。

ToC 圖 運(yùn)動驅(qū)動的層層自組裝“修理器”，用于自供電刺激內(nèi)源性傷口愈合及生理環(huán)境響應(yīng)性抗炎的相關(guān)機(jī)制。

圖 1 生物力學(xué)運(yùn)動驅(qū)動自供電LBL納米復(fù)合“修理器”用于傷口愈合。（a） HAP/SN是由多層薄膜（HAP）和自供電納米發(fā)電機(jī)（SN）組成的；（b）受傷人員行走時佩戴HAP/SN醫(yī)療器件，插圖：自供電刺激和納米顆粒的響應(yīng)性釋放協(xié)同促進(jìn)受損組織的有效愈合示意圖；（c） SN 系統(tǒng)在運(yùn)動的激活下電刺激使受損皮膚康復(fù)；（d）HAP層層自組裝薄膜用于pH-響應(yīng)性清除ROS使成纖維細(xì)胞恢復(fù)到正常的生長狀態(tài)。

  在這項(xiàng)工作中，該課題組致力于設(shè)計一種基于摩擦電納米發(fā)電機(jī)和治療性納米顆粒響應(yīng)性釋放模型的便攜式自供電納米復(fù)合傷口“修理器”。將逐層涂覆2-羥丙基三甲基氯化銨-殼聚糖（HTCC）、海藻酸鈉（ALG）和聚多巴胺/Fe³⁺納米顆粒（PFNs）組裝的膜與通過生物力學(xué)運(yùn)動驅(qū)動的自供電納米發(fā)電機(jī)（SN）組合到納米復(fù)合修復(fù)器（HAP/SN-NR）中（圖1a，b）。這個位于HAP/SN-NR頂層的SN系統(tǒng)可以提供適當(dāng)?shù)碾妶鰪?qiáng)度，刺激表皮再生，有利于血管生成和皮膚的快速主動愈合（圖1c）。更重要的是，受基于摩擦帶電的接觸分離型納米發(fā)電機(jī)的啟發(fā)，他們已經(jīng)證明SN作為一種可持續(xù)的可穿戴傳感器可以將人體運(yùn)動的生物力學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號。由運(yùn)動驅(qū)動的SN系統(tǒng)產(chǎn)生的電場對傷口康復(fù)有積極作用。另一方面，在HAP/SN-NR的底層負(fù)載PFNs在體內(nèi)外均能快速響應(yīng)pH去除ROS。值得注意的是，當(dāng)正常皮膚組織受損產(chǎn)生炎癥時pH值會發(fā)生明顯變化（趨于從中性向弱酸性轉(zhuǎn)變），HAP膜上的PFNs可敏感性地釋放聚多巴胺納米粒到損傷部位，清除體內(nèi)ROS，消除炎癥（圖1d）。實(shí)驗(yàn)表明HAP/SN-NR的HAP膜除了具有pH響應(yīng)清除活性氧性能外，還具有高的組織自粘附性，緊密地封閉傷口；優(yōu)異的自修復(fù)性，以增強(qiáng)其耐久性；良好的生物降解性，降低了傷口閉合后二次剝離造成損傷和感染的風(fēng)險。并且在動物傷口模型實(shí)驗(yàn)中，他們的HAP/SN-NR不僅通過其綠色可持續(xù)的電刺激促進(jìn)了成纖維細(xì)胞的體外增殖和遷移，而且促進(jìn)了新生血管的形成，與商用的Tegaderm^TM film相比，有效促進(jìn)了傷口的修復(fù)，且沒有明顯的炎癥反應(yīng)。

  本研究的目的是提供一種新型有效的傷口愈合策略，以一種便攜式智能敷貼的形式，即生理環(huán)境性響應(yīng)性清除ROS，無需電池，將人體運(yùn)動與臨床康復(fù)護(hù)理有機(jī)結(jié)合，其應(yīng)用方式簡便、治療效果顯著。

  該研究論文以“Biomechanical motion-activated endogenous wound healing through LBL self-powered nanocomposite repairer with pH-responsive anti-inflammatory effect”為題于2021年10月在期刊《Small》上在線發(fā)表，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院為本研究第一完成單位，博士生苑仁強(qiáng)為第一作者，葛麗芹教授和劉玲教授為該論文共同通訊作者。

  原文鏈接：Renqiang Yuan,Ling Liu,Liqin Ge,et al. Biomechanical Motion-Activated Endogenous Wound Healing through LBL Self-Powered Nanocomposite Repairer with pH-Responsive Anti-Inflammatory Effect. Small, e2103997 (2021).

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202103997

  DOI: 10.1002/smll.202103997