北航常凌乾团队开发柔性自驱动生物“电子衣”，促进伤口愈合

近日，北京航空航天大学常凌乾课题组在 ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上发表了题为：Combined amniotic membrane and self-powered electrical stimulator bioelectronic dress promotes wound healing 的研究论文。

该研究设计了一种新型的柔性自供电电子衣（E-dress），利用电化学原理（镁铁柔性电极）提供一种可持续的低压电刺激结合羊膜的有益特性来促进伤口愈合。E-dress可以附着在组织缺陷的表面，并持续提供加速组织修复的生长因子。

此外，与单独羊膜相比，该装置在自身低压电刺激下可以加速修复因子向损伤组织的传递，显著缩短伤口愈合时间。此外，该装置的电源组件由可生物降解材料制成，具有优异的生物相容性，为修复内部器官损伤提供了潜在的途径，为不同组织的修复提供了重要的参考策略。

自供电、可持续、低压电刺激释放愈合因子，积极促进自由运动动物皮肤缺损的愈合（图1）。该器件由三层组成。最外层是聚乳酸（PLGA）层，可以长期用作E-dress的柔性封装。将Mg和Fe溅射到PLGA衬底上，形成相应的环形电极用于电刺激。底层是释放生长因子的具有良好生物相容性的羊膜层。在皮肤伤口上的E-dress贴片中，在体液环境下产生电化学反应，可以对羊膜层施加持续的电刺激，从而刺激羊膜在伤口部位连续分泌愈合生长因子。

图1. 柔性，生物相容性，自供电电子衣促进皮肤伤口修复示意图

为了验证器件对伤口愈合的影响，研究团队使用E-dress在小鼠伤口缺损模型中促进伤口愈合。在小鼠背部制造全厚度1 cm × 1 cm的创面，并在术后不同天数评估各组处理后的创面愈合程度。在E-dress治疗7天后，E-dress组创面愈合最先进，创面面积较小。到第12天，E-dress组伤口完全闭合。羊膜（AM）组的愈合效果略逊于E-dress组，可能是由于缺乏电刺激驱动AM释放足够的生长因子，导致愈合速度较慢。但与空白对照组相比，羊膜组仍有一定的生长因子产生和释放，说明生长因子在促进创面愈合中的关键作用。这与体外实验的结论是一致的。研究团队还对剩余创面区域进行了堆叠图像分析和创面区域定量分析。结果表明，羊膜促进伤口愈合是由于其释放生长因子的能力。总的来说，“电子衣”可以通过自驱动低压电刺激刺激和加速羊膜中生长因子的持续和充分释放。

北京航空航天大学生物与医学工程学院常凌乾教授、甘肃省肿瘤医院苏海翔教授、甘肃省中心医院孟照琰教授。甘肃省中心医院王玉佩博士、北航博士生吴晗、北航博士生肖傲、西北师大硕士生朱静为论文共同第一作者。