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  眾所周知，傷后皮膚完整性、內環境穩定和保護功能的恢復對人類的生命健康至關重要。并且對于慢性或非愈合性傷口，由于損傷部位的氧化應激過多嚴重阻礙了愈合，需要長期的治療和護理。傷口處活性氧（Reactie oxygen species，ROS）的大量積聚會導致嚴重的炎癥反應，降低內源性干細胞和巨噬細胞對皮膚組織再生能力，抑制傷口的修復。此外，ROS會抑制新生血管的形成，導致內皮細胞的功能障礙。因此，皮膚損傷和傷口感染產生的活性氧過多而未被及時清除，會阻礙傷口愈合的進程。無論是改變封閉傷口的方法還是防止感染，傷口治療的目標歸根結底都是實現有效和安全的閉合。到目前為止，主要的傷口修復手段包括壓迫繃帶，傷口敷料，高壓氧治療，負壓治療和超聲波等。然而，這些被動治療方法很少參與內源性組織修復，且忽視了易感創面ROS的清除，因此不能有效地促進創面愈合。盡管最近興起的生長因子介導療法已成為另一種皮膚創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傷口愈合的輔助方式備受研究者青睞。據報道，電刺激的組織修復機制類似于內源性電場，而內源性電場對于指導成纖維細胞增殖、表皮細胞遷移和刺激受體部位接受某些生長因子以促進有序的皮膚再生至關重要。盡管這種方式的治療效果顯著且不良反應較少，但需要提供合適電場的大型體外儀器，當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。

  近日，東南大學生物科學與醫學工程學院葛麗芹教授課題組和中大醫院重癥醫學科劉玲教授合作，設計具備環境友好型-可持續供電和有效清除ROS能力的新型智能醫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動驅動的自供電納米復合“修理器”，用于電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性清除活性氧，緩解體內炎癥反應（ToC圖）。與傳統的被動治療方式相比，這種模式提供了一種集運動信號轉化為電信號和pH響應性層層自組裝薄膜于一體的有效愈合創面的新策略，無疑為患者帶了福音。

ToC 圖 運動驅動的層層自組裝“修理器”，用于自供電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性抗炎的相關機制。

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

  在這項工作中，該課題組致力于設計一種基于摩擦電納米發電機和治療性納米顆粒響應性釋放模型的便攜式自供電納米復合傷口“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運動驅動的自供電納米發電機（SN）組合到納米復合修復器（HAP/SN-NR）中（圖1a，b）。這個位于HAP/SN-NR頂層的SN系統可以提供適當的電場強度，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電機的啟發，他們已經證明SN作為一種可持續的可穿戴傳感器可以將人體運動的生物力學信號轉換為電信號。由運動驅動的SN系統產生的電場對傷口康復有積極作用。另一方面，在HAP/SN-NR的底層負載PFNs在體內外均能快速響應pH去除ROS。值得注意的是，當正常皮膚組織受損產生炎癥時pH值會發生明顯變化（趨于從中性向弱酸性轉變），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ROS，消除炎癥（圖1d）。實驗表明HAP/SN-NR的HAP膜除了具有pH響應清除活性氧性能外，還具有高的組織自粘附性，緊密地封閉傷口；優異的自修復性，以增強其耐久性；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險。并且在動物傷口模型實驗中，他們的HAP/SN-NR不僅通過其綠色可持續的電刺激促進了成纖維細胞的體外增殖和遷移，而且促進了新生血管的形成，與商用的Tegaderm^TM film相比，有效促進了傷口的修復，且沒有明顯的炎癥反應。

  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，即生理環境性響應性清除ROS，無需電池，將人體運動與臨床康復護理有機結合，其應用方式簡便、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》上在線發表，東南大學生物科學與醫學工程學院為本研究第一完成單位，博士生苑仁強為第一作者，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