东华大学纺织学院王璐教授团队联合上海市华山医院在创伤修复领域取得重要进展，相关成果以《可实现伤口-敷料界面调控的聚已内酯纳米纤维-藻酸盐水凝胶复合人工皮肤材料》（Polycaprolactone nanofiber-alginate hydrogel interpenetrated skin substitute for regulation of wound-substitute interface）为题，发表于国际期刊《Materials & Design》，该论文共同第一作者是东华大学纺织学院博士生刘星星和高立恒，通讯作者为东华大学王璐教授，华山医院吴昊医生，东华大学李超婧副教授。

一、研究背景

严重的皮肤缺损会产生与细胞外基质（ECM）具有相似的成份（电解质、生长因子和营养物质）的伤口渗出液。其成份会根据伤口愈合阶段发生变化，以募集功能细胞并促进修复过程。但是复杂的外界环境通常会恶化伤口环境，如致使伤口渗出液中的生长因子失活，面临感染风险，导致愈合过程进一步复杂化。因此，需要开发功能性皮肤替代物，能够收集并利用渗出液的有效成份同时充当细胞迁移的介质，加速伤口愈合并防止微生物感染。用于皮肤修复的静电纺纳米纤维支架能够模拟ECM中纤维成份的微纳米形态和结构，但是传统的静电纺伤口支架大多由紧密堆积的纳米纤维层制成，孔径小、孔隙率低，不能有效的进行伤口渗出液的管理和细胞浸润，无法主动匹配伤口的修复过程。

二、工作介绍

为了解决以上问题，本研究改良静电纺丝工艺，开发了聚己内酯纤维-藻酸盐水凝胶互穿网络支架（FHIPN），并使用氨基封端的超支化聚酰胺（ATHBP）对其进行了功能化改性（FFHIPN）。藻酸盐水凝胶使FFHIPN具有优异的吸水性，能够快速收集伤口渗出液，同时水蒸气渗透率>6000 g/m2/day，能够持续进行伤口渗出液的管理。ATHBP使支架具有快速抗菌和活性氧清除特性，防止伤口感染和渗出液中细胞因子失效。此外，FHIPN和FFHIPN具有类似于细胞外基质的3D结构，成纤维细胞可以通过3D浸润（>100μm）在支架中增殖，与常用细胞培养基相比，和伤口渗出液共培养后的细胞具有相似的甚至更高的增殖速度。同时，FFHIPN表现出与人类皮肤相似的拉伸性能和抗撕裂行为。FFHIPN出色的性能表明它有望成为修复不同伤口的理想潜在产品，尤其是渗出物过多的皮肤缺损。

三、图文导读

图1 FHIPN和FFHIPN SSS的制备和应用

图2 FHIPN和 FFHIPN的结构表征

图3 FHIPN和FFHIPN的力学行为及溶胀性能

图4 FHIPN和FFHIPN的抗菌性能

图5 FHIPN和FFHIPN的清除活性氧性能；细胞在皮肤替代物中的增殖行为

图6 FHIPN和FFHIPN对无菌伤口的促愈合作用

图7 FHIPN和FFHIPN对有菌伤口的微生物清除功能

图8 SD大鼠全皮缺损感染模型伤口愈合情况

四、结 论

本研究所开发的“溶胀法”纺丝技术能够制备具有类细胞外基质结构的纤维水凝胶互穿网络（FHIPN），获得结构与机械性能双仿生的人工皮肤材料。其3D纤维结构有利于细胞迁移和浸润。水凝胶可以保留在互穿网络中的生长因子，从而促进成纤维细胞增殖。纤维-水凝胶的互穿网络使FHIPN具有与人体皮肤相似的拉伸性能。同时，端氨基超支化聚酰胺通过静电作用力负载在FHIPN表面，赋予了FHIPN出色的的抗菌和清除活性氧功能。FFHIPN表现出良好的透湿性，防止敷料的过度水合作用阻碍皮肤再生。FFHIPN提供的综合作用，包括组织渗出物管理能力、细胞浸润性、抗氧化特性和促血管生成，是加速伤口愈合的重要参数。未来可以考虑在纤维层和水凝胶中加载功能材料，以实现更有效的伤口愈合。