「超級創口貼」材料問世，粘合力增強10倍，不易留疤

生活中難免磕磕碰碰，人們總習慣說「時間能治癒一切創傷」，但有那麼一群科學家總想著讓你快點兒康復。

我們的皮膚可能會受到各種損傷——割傷、擦傷、水皰、燒傷、刺傷等。通常情況下，我們對皮膚傷口的治療方法都是簡單地在傷口上放置一個屏障，有時是醫用紗布，有時是我們熟悉的創可貼。通過對傷口的隔絕，來保持皮膚的濕潤狀態，減少疼痛，也避免傷口與傳染性微生物接觸而感染。但是，這種隔絕方式對皮膚的癒合，沒有任何積極的幫助作用。

近幾年，有團隊研發了功能更為複雜的創口表面敷料，可以監測傷口癒合的各種數據，包括 pH 數值和傷口溫度等。同時，還能將治療的藥物送至傷口部位。但是，這種新型創口敷料的製作工藝複雜、價格相對昂貴，並且難以定製，這些因素限制了它在廣泛應用層面的潛力。

而現在，哈佛大學（Harvard University）和麥吉爾大學（McGill University）的研究團隊共同發明出一種新型的、可拓展的，並且能加速傷口癒合的處理辦法。這種方法是基於熱反應性水凝膠研究的，這種水凝膠具有機械活性、彈性、韌性、高粘性和抗菌性，研究人員將其稱為「活性粘合劑敷料」（Active Adhesive Dressings，AADs）。

圖 | 貼在手上的新型「活性粘合劑敷料」 （來源：Wyss Institute at Harvard University）

AADs 可以比其他方法更快速地幫助傷口癒合，並且不需要任何外接設備或者刺激，就能阻止細菌的生長。這項研究在近日發表在Science Advances雜誌上。這種機械生物學方法為傷口管理開闢了新的途徑，並可能從再生醫學到軟機器人技術的應用中發現更廣泛的用途。

靈感與實驗

小孩子在玩耍中經常會磕碰到，但只要不是特別嚴重的傷口，基本上都會慢慢地恢復，不留傷疤。這是因為胚胎的皮膚能夠完全自愈，並且不會留下疤痕組織，而胚胎髮育也正是 AADs 的靈感來源。

為了「完美」癒合，傷口周圍的胚胎皮膚細胞會產生由肌動蛋白組成的纖維，這種纖維收縮以將傷口邊緣拉到一起，就像一個拉繩袋被拉緊一樣。而一旦小孩發育到一定年齡，皮膚細胞就會失去這種能力，在此之後的任何損傷，都極易在傷口癒合的過程中引起炎症並留下疤痕。

過去的傷口敷料不能滿足 AADs 的需求，但最近隨著硬質粘合劑（TAs）材料的發展，使研究人員的 AADs 設想成為可能。

研究人員為了模擬這種讓胚胎皮膚傷口閉合的收縮力量，他們擴展了對硬質粘合劑的設計，在其中添加了溫度敏感性的水凝膠（聚N-異丙基丙烯醯胺，PNIPAm），它不溶於水，同時在32℃左右有收縮能力。

當暴露於體溫時，這種合成的混合水凝膠可以通過藻酸鹽水凝膠和組織之間的強鍵，將收縮 PNIPAm 成分的力傳遞到下層組織，以此來收縮傷口附近皮膚。 此外，銀納米粒子被嵌入到 AADs 中，以提供抗菌保護。

圖 | 生物靈感設計的 AADs 促進傷口收縮過程：(A)雞的胚胎皮膚傷口——在傷口邊緣的細胞中形成一條肌動蛋白網線(綠色)並與傷口接觸；(B) AADs 在皮膚溫度下附著在傷口表面並收縮傷口邊緣，從而使創面主動收縮，紅色虛線箭頭表示收縮方向。（來源：Bioinspired mechanically active adhesive dressings to accelerate wound closure）

接下來，研究人員進一步研究了其在豬皮上的粘附性。該論文的作者之一，Benjamin Freedman 說道：「AADs 與豬皮的粘合能力大概超過了創可貼的 10 倍，並且還可以防止細菌成長。所以即便只是考慮 AADs 在傷口閉合之前的特性，這項技術已經要比大多數常用的傷口保護措施好很多了。」

為了確定 AADs 促進傷口閉合的程度，研究人員在小鼠的皮膚表面進行了相關測試。結果發現，與未經過處理的傷口幾乎沒有面積上的變化時作對比，AADs使傷口的面積減小了約 45%。同時，相比於其他促使傷口閉合的辦法，比如微凝膠、殼聚糖、明膠和其他類型的水凝膠，AADs 也沒有引起炎症或免疫反應。這表明，它在活組織上是可以安全使用的。

圖 | 應用 AADs 進行體內創面癒合：（A）嚙齒動物體內夾板傷；（B）皮膚溫度觸發的 AADs 對皮膚傷口的反應；（C）初始創面和無水凝膠處理7天後創面的數字圖像(對照組)，採用非熱響應 TA 處理，以及 AAD 治療方式；（D）傷口收縮隨時間變化的曲線；（E）第 7 天採集的受傷皮膚的組織切片和蘇木精和伊紅染色圖；（F）由不知情的病理學專家對炎症和肉芽水平進行組織學的評估——0 正常，1 最小，2 輕度，3 中度，4 強度。（來源：哈佛大學，拍攝者：Jianyu Li，David Mooney）

此外，研究人員還能夠通過在製造過程中添加不同量的丙烯醯胺單體來調整 AADs 可達到的傷口癒合程度。 「將這種粘合劑應用於像肘部這樣的關節上的傷口時，這種性質可能十分有用。因為不像脛骨這樣的身體更靜止的區域，肘部會進行很多運動，可能會受到鬆散粘合的影響。」論文的第一作者，Jianyu Li（前哈佛大學Wyss Institute 博士後研究員，現任麥吉爾大學助理教授）說。

未來的研究方向

研究人員為預計 AADs 在人類患者中可取得的臨床收益，進一步創建了 AADs 輔助傷口的計算機模擬，通過預測表明，AADs 可使人的皮膚和小鼠皮膚以相似速度進行收縮，驗證了其在未來在人類臨床收益的可能。

「我們正在繼續更為深度的研究，以便了解更多關於 AADs 提供的機械因素是如何影響傷口癒合的生物過程。同時還要了解怎樣在不同的溫度下執行操作，因為體溫在不同的位置也有區別。到目前為止，我們只研究了 AADs 在正常體溫下材料的收縮。」Benjamin Freedman 說道，「我們希望進行更多的臨床前的研究，以便證明 AADs 作為一款醫療產品的潛力，然後朝著將其商業化的方向努力。」

即使目前已證明了 AADs 的奇特機械性能及其促進小鼠傷口癒合的能力，但仍需大量的工作來評估 AADs 對皮膚再生的影響。例如，其對傷口癒合和皮膚組織癒合時膠原組織中重要基因表達的影響。闡明 AADs 施加的機械收縮力是如何影響創傷癒合的生物學過程將是未來最重要的一步，包括相關纖維細胞的表型、遷移和活性等。

「這是在機械療法中一個非常好的新設計，其對物理力量在生物控制中發揮的關鍵作用的新見解，可以用來開發一種新的、更為簡單的治療方法，這可能比藥物或複雜的醫療設備更有效。」 Wyss 的創始董事 Donald Ingber，同時他也是哈佛醫學院血管生物學教授和波士頓兒童醫院的血管生物學項目及 SEAS 的生物工程教授，如此評價這項研究。

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