基于CPCs的皮肤伤口支架设计

伤口愈合对于维持体内环境稳定及抵抗外界细菌感染至关重要。据统计，我国每年用于伤口治疗的医疗成本高达200亿美元，而临床数据显示，成人慢性伤口平均需要1年的时间才能完全愈合。目前，国内外研究者已采用基因编程、3D打印技术、干细胞培养等技术在创伤修复领域取得了一定的成效，但这些技术都存在一定的不足，如成本高、耗时长、成功率低、难以构建适宜的创面微环境。尤其是对于事故创伤、烧烫伤和术后创伤等特殊条件下的创伤修复，难以实现有效的伤口感染预防，容易造成二次感染和组织损伤。因此，开发出能够实现创面完美修复与再生的新型伤口敷料不仅是亟待解决的临床问题，也是关乎民生的国家需求。据临床研究，创面在愈合过程中的细胞代谢和细胞增殖受伤口微环境（如物理、化学和生物因素）如温度、伤口部位的pH值、氧气水平，或葡萄糖水平的影响。

针对上述科学问题和关键影响因素，近日，南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授与金陵医院李俊主任将温度作为伤口微环境的研究参数，通过实现对温度的调控来操纵外界环境，增加皮肤的血流量，进而加速皮肤愈合的进程。

胶体光子晶体（CPCs）作为一种具有周期性空间结构和独特光子带隙的材料，其本身高度有序的阵列可以有效地反射可见光和红外线，从而能够实现有效的反射冷却效果。因此基于光子晶体的热调节作用构筑用于皮肤创面愈合的伤口敷料，目前还尚未有人报道。

首先从设计材料的微观有序结构入手，在传统的聚苯乙烯（PS）胶体粒子表面接枝马来酸酐（MA）作为活性点，并引入聚醋酸乙烯酯（PVAc）原位生长均一纳米尺寸的壳层，利用PVAc较低的玻璃化转变温度，实现相邻壳层间的融合纠缠。基于此，构筑的光子晶体（CPCs）膜展现出较高的不开裂特性以及热反射性能。再者，基于CPCs膜优异的附着力和热管理特性，借助微流控涂膜技术成功实现了CPCs膜/纤维蛋白凝胶复合的伤口敷料设计（微流控涂膜仪器由南京捷纳思新材料有限公司提供），与传统的伤口支架相比，经过该光子晶体皮肤支架处理的创口表现出更快的愈合速度以及更优的肉芽组织再生能力。

图1 微流控涂膜仪

这项工作不仅为高性能CPCs膜提供了一种新的材料，而且为基于CPCs的皮肤伤口支架设计提供了新的见解，这将为临床治疗伤口，特别是烫伤和烧伤提供新的机会。该研究成果于近日发表在被国际重要刊物ACS Applied Polymer Materials上。南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授与南京医科大学附属江宁医院李俊主任为共同通讯。南京工业大学博士李国星为第一作者。

该课题得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、江苏省高校优势学科建设工程、材料化学工程国家重点实验室等基金的资助和支持。

图2 CPCs薄膜热管理原理图

图3 （a）伤口愈合过程示意图；（b）纤维蛋白凝胶和纤维蛋白凝胶/CPCs下细菌菌落存活的光学照片；（c）伤口面积随时间变化图；（d）分别用PBS、纤维蛋白凝胶和纤维蛋白凝胶/CPCs处理大鼠代表性皮肤创面愈合过程的数字照片；（e）分别用PBS、纤维蛋白凝胶、纤维蛋白凝胶/CPCs处理动物伤口部位的组织学数据。

审核编辑：彭静