在临床工作中，医务工作者常常需要面对各种形状和深度不一的伤口，由于急性伤口的成因以及愈合过程的复杂性和多变性，传统的伤口敷料（如：纱布，绷带等）往往难以完全满足伤口愈合的多方面需求，且一旦处理不当，则伤口极易受到细菌以及异物的入侵和污染，导致严重的伤口感染，大大增加了治疗时间和成本。因此，探索能够对伤口组织提供全方位保护的多功能伤口敷料具备极大的挑战性和巨大的应用价值。近日，四川大学华西医院骨科的孔清泉教授和四川大学轻工科学与工程学院的阎斌研究员合作在ACS Applied Materials& Interfaces杂志上发表了题为“Thermoresponsive Self-Healing Zwitterionic Hydrogel as an In Situ Gelling Wound Dressing for Rapid Wound Healing”的研究论文，四川大学华西医院骨科的王冶硕士以及四川大学轻工科学与工程学院的何昌远博士为论文的共同第一作者。该研究采用Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT)聚合方式成功合成了含两性离子组分的ABA三嵌段聚合物-Poly[(N-isopropyl acrylamide)-co-(Butyl acrylate)-co-(Sulfobetaine methacrylate)]-b-poly(Ethyleneglycol)-b-poly[(N-isopropyl acrylamide)-co-(Butyl acrylate)-co-(Sulfobetaine methacrylate)] (PZOPZ)，并基于以上聚合物制备了一种新型温敏性多功能水凝胶创面敷料（图1）。
图1 PZOPZ水凝胶的制备及其生物学功能
【PZOPZ水凝胶的表征及温敏性能】
作者首先通过RAFT聚合制备了三嵌段共聚物PZOPZ，并利用1H NMR表征了聚合物的成功合成，然后以15%的质量百分比将聚合物溶解在PBS溶液中得到了PZOPZ水凝胶，由于聚合物中温敏性的聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM)组分的存在，PZOPZ聚合物可以在生理体温的促发下原位自组装成稳定的水凝胶，此外，聚合物链间所产生的物理交联赋予了材料良好的剪切变稀特性，以上特性使PZOPZ水凝胶具备理想的可注射能力，并能适应不同形状和深度的复杂伤口，显示出极具吸引力的应用前景（图2）。
图2 PZOPZ水凝胶的制备及温敏性能表征
【PZOPZ水凝胶的机械力学性能表征】
伤口敷料必须能够从损坏中自主恢复，以保持结构和功能的完整性，从而增加材料的使用寿命，并减少使用中出现的未知风险。由于两性离子组分聚甲基丙烯酸磺酸钠（polySBMA）提供的偶极-偶极相互作用的存在，流变仪和宏观层面的测试均显示PZOPZ水凝胶理化性质稳定，具备优异的自修复性能，能够适应复杂的临床应用场景（图3）。
图3 PZOPZ水凝胶的机械性能及自修复性能表征
【PZOPZ水凝胶的抗细菌黏附性能以及生物相容性表征】
优秀的抗细菌黏附能力可以为伤口组织修复提供一个稳定的无污染的微环境，PZOPZ水凝胶中的聚乙二醇（PEG）及polySBMA两种组分均是出色的防污材料，能够通过溶剂化作用强烈结合水分子在材料表面形成一个强水合层，从而高效地抵抗生物分子和微生物的靠近和黏附（图4）。体外实验展示了PZOPZ水凝胶无论对于大肠杆菌（E. coli）还是金黄色葡萄球菌（S. aureus）均表现出优异的抗黏附能力（图5）。低细胞毒性也是作为生物材料的最基本的要求，CCK-8试验以及2D/3D 小鼠上皮样成纤维细胞（L929）培养均显示PZOPZ水凝胶具有良好的生物相容性（图5）。
图4 PZOPZ水凝胶的抗细菌黏附机制
图5 PZOPZ水凝胶的抗细菌黏附性能以及生物相容性
【PZOPZ水凝胶的体内实验表现】
为了进一步了解所合成的PZOPZ水凝胶在体内实验中促进伤口愈合的能力，作者采用SD大鼠背部全层伤口模型进行了治疗效果的探索，结果显示相较于空白组和商用水凝胶Hydrosorb组，PZOPZ水凝胶所治疗的伤口在14天内显示出最快的愈合速度（图6）。组织学检查证实，PZOPZ组的伤口闭合、再上皮化以及胶原沉积发生得更快，且得益于清洁的伤口修复微环境，实验组更快度过了炎症反应期。进一步的伤口组织免疫荧光分析表明，在第7天及第14天，PZOPZ组中血小板-内皮细胞粘附分子（CD31），血管内皮生长因子（VEGF）及白细胞介素-10（IL-10）的表达均显著高于另外两组，而与炎症密切相关的肿瘤坏死因子（TNF-α）明显下降（图7），充分表明PZOPZ水凝胶有效加快了伤口修复进程，直接促进了组织再生和修复。
图6 PZOPZ水凝胶体内实验中促进大鼠背部全层伤口愈合的表现
图7 各实验组的伤口组织的免疫荧光结果分析
【小结】
本研究采用RAFT聚合方式成功地制备了一种具有良好生物相容性和抗菌黏附能力的可注射自愈合水凝胶。基于特殊而巧妙的材料设计，PZOPZ水凝胶可以自适应多种不同形状和深度的伤口并在复杂的应用场景中维持材料结构的完整性，此外，结合来源于优异抗细菌黏附能力所提供的无污染的修复微环境，PZOPZ水凝胶显著加速了大鼠背部全层伤口的愈合。基于上述特性，本研究所合成的水凝胶材料显示出巨大的应用潜力和价值。
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