Science子刊 ：北京化工大学李杨/徐福建开发增强伤口愈合的新方法

临床环境中的伤口管理具有挑战性，主要归因于创伤性损伤和慢性伤口。尽管线性伤口在外科手术和慢性损伤中普遍存在，但现有研究主要采用圆形缺损模型，这种简化假设难以复现线性裂隙特有的生物力学环境。与圆形伤口相比，线性伤口因其狭窄细长的裂隙几何形态而在两端（尖端）表现出显著的应力集中。这些尖端区域的力学环境呈现出与断裂力学中裂纹尖端相似的特征，可能导致伤口扩展并增加愈合延迟的风险。此外，现有材料的时空尺度与动态组织重塑之间的严重不匹配，也导致新生细胞外基质（ECM）整合效率低下、局部应力异质性增加及组织结构不稳定。因此，极易发生一系列临床并发症，包括缝线松动、愈合延迟和增殖性瘢痕形成，但目前对其内在失效机制仍缺乏深入分析。

皮肤缺损的修复通常通过直接缝合皮肤组织实现。然而，缝合部位的继发损伤和应力集中易导致进一步损伤，可能造成手术失败。常用的氰基丙烯酸酯粘合剂为粘性液体，其在潮湿环境下降解性有限且粘附强度降低，阻碍了其在常规手术操作中的实际应用。近期为克服现有技术局限，研究人员开发了可形成有效湿粘附的贴片，从而促进圆形皮肤伤口收缩并消除伤口边缘的应力集中。但这些理论和贴片形式在受损组织的狭窄、复杂和微小腔隙中适用性有限。相反，某些可凝胶化粉末（包括聚乙烯亚胺/聚丙烯酸、大鲵皮肤分泌物和蜗牛粘液）在该领域展现出显著优势。尽管具有潜力，可凝胶化粉末的生物降解性有限且可能含有未明成分，引发安全性担忧。

模式机理图（图片源自Science Advances ）

开发生物材料的制备策略，通过初始组织粘附提供力学调控、降低局部应力并对继发愈合发挥必要的应力屏蔽功能，已成为近期研究重点。将冻干技术与颗粒形态及脱水特性结合，是提升聚合物结构液体吸收效率和优化湿粘附性能的有效策略。此外，微米级颗粒能够匹配组织微观结构，穿透伤口空间并在局部到整体的演化过程中平整不规则表面，从而促进愈合与组织整合。再生医学的理想生物材料应兼具增强的组织整合能力与机械微环境重编程功能，同时保持对组织重塑（其中运动细胞动态改变其位置和结构构型）的适应性与灵活性。利用生物大分子作为生物共轭线材，可将其对伤口重塑的时间适应性整合至生物共轭平台，因其能在实际时间尺度上通过生化过程降解。

在再生粘合材料构建中，材料选择被视为首要设计变量。透明质酸（HA）作为人体组织ECM的主要成分，其高分子量形式具有卓越的补水能力，非常适合与冻干脱水工艺结合以增强材料液体吸收能力。右旋糖酐（Dex）作为生物惰性基质材料，具有抗蛋白质吸附特性且无已知细胞表面受体结合活性，可形成稳定、可加工的多糖支架，抑制过度蛋白质沉积和炎症放大。通过优势互补，HA与Dex构成的全多糖体系可在体内安全降解，最大限度降低慢性炎症风险，从而促进组织重塑。因此，开发具有这些特性的生物材料对增强伤口愈合与再生至关重要。

本文报道了一种由两种多糖衍生物颗粒组成的液体介导型可凝胶化粘合生物共轭物（HADEX），用于重编程力学微环境并增强伤口愈合。具有快速组合交联机制（醛基与氨基间的可逆强共价键及氢键）的微尺度颗粒可增强界面流体对流和分子传输，通过干态-交联机制高效清除界面液体，实现高度的组织表面共形接触能力。HADEX通过界面粘附与内聚动力学调控生物共轭过程，从而建立湿粘附以优化伤口部位的应力传递与分布。HADEX与天然组织间的充分整合保证了生物材料特性对伤口重塑事件和生物代谢的时间适应性。作者通过有限元建模证明，HADEX在体内正常/糖尿病大鼠皮肤切口模型和体内猪皮肤切口模型中，以基于伤口闭合和再上皮化的方式修正初始愈合步骤，为现有治疗流程中的临床转化提供了潜在简化路径。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz3529