皮肤损伤会削弱其屏障功能，如未及时治疗，可能导致感染、炎症和渗出，从而延缓愈合进程并增加继发性损伤的风险。这一问题在高度活跃区域的伤口中尤为突出，因为这些部位的机械应力和持续的皮肤拉伸使愈合过程更加复杂化。传统伤口敷料主要用于吸收渗出物并提供物理保护，但其在药物释放控制和单一功能上的局限性，限制了其在现代伤口护理中的应用效果。尽管新型敷料在治疗常规伤口方面展现出良好前景，但在应对位于活动区域的伤口及适应其复杂愈合微环境时，仍然面临严峻挑战。

近日，广东工业大学汤亚东副教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Multifunctional nanofiber system with photothermal-controlled drug delivery and motion monitoring capabilities as intelligent wound dressing”。研究团队通过静电纺丝、静电喷涂和模板印刷技术，成功制备出一种由聚氨酯（TPU）、液态金属（LM）和姜黄素（CUR）组成的智能伤口敷料（TPU@LM@CUR）。该敷料集光热控制药物释放与实时运动监测功能于一体，表现出优异的机械性能、疏水性和透气性，并具备显著的生物相容性，同时展现出抗菌、抗炎和抗氧化特性，进一步增强了其治疗潜力；在传感性能方面，该敷料具备极高的拉伸能力（490.0%）、较高的灵敏度（GF=1.23）和优越的耐用性（＞3600秒）。人体运动跟踪实验验证了其在运动感知领域的可靠性，而对Sprague-Dawley（SD）大鼠的体内实验则证实了其在促进伤口愈合和监测伤口活动方面的显著效果。这一新型智能敷料为复杂动态环境下的伤口管理提供了一种多功能解决方案，能够实现精准的治疗干预，展现出重要的临床应用前景。

图1. 多功能TPU@LM@CUR敷料的设计、制备与应用示意图

该团队通过静电纺丝技术、静电喷涂技术和模板印刷技术制备了TPU@LM@CUR智能伤口敷料。通过表征实验验证了该敷料具备稳定的物理化学结构，并且具有优异的力学性能、疏水性和透气性，表明其不仅适合用于促进伤口愈合，还可作为柔性电子材料（图2）。

图2： TPU@LM@CUR伤口敷料的物理化学表征。

此外，该研究采用LA作为门控材料，构建了响应近红外光（NIR）的颗粒用于药物释放。纯LA和CUR NPs的熔融温度（Tm）分别约43.4 °C和42.6 °C，当近红外激光照射使光热剂的温度超过42.6 °C时，CUR NPs中的LA发生相变，导致CUR的释放，从而实现了光热控制药物的释放效果。

图3：TPU@LM@CUR伤口敷料的光热特性和药物控释行为。

同时，TPU@LM@CUR样品表现出良好的生物相容性，各组材料细胞活性均在95%以上。协同光热处理的TPU@LM@CUR伤口敷料组展现出最强的抗菌活性，抑菌强度高达100%。抗炎实验表明，经过近红外激光照射的PU@LM@CUR组呈现出最高的NO抑制率（57.68%）。在抗氧化实验中，近红外激光照射处理的TPU@LM@CUR组表现出最强的自由基清除效率（68.42%），且随着照射时间的延长，自由基清除效率逐渐提高。其优异的生物相容性和生物活性使得该敷料适用于长期伤口护理，并有助于加速伤口愈合。

图4：TPU@LM@CUR伤口敷料的生物相容性和抗菌活性

图5：TPU@LM@CUR伤口敷料的抗炎和抗氧化特性。

在应变传感和运动监测方面，TPU@LM@CUR具备高灵敏度（GF=1.23）、快速响应时间（289 ms）以及良好的耐用性（在20%拉伸应变下进行3600秒的重复拉伸/释放循环）。该智能伤口敷料能够实时监测不同关节部位皮肤的拉伸状态。此外，作者设计了一个应变超限警报装置，通过外加警示灯实现警示功能。当TPU@LM@CUR的拉伸幅度超过设定阈值时，警示灯会亮起，提示拉伸状态异常。最后，通过对大鼠运动变化的监测，验证了该伤口敷料在伤口愈合过程中追踪运动变化的功能。这表明TPU@LM@CUR不仅具备药物释放功能，还具有动态监测伤口状态的能力，能够在伤口愈合过程中提供实时反馈和干预。

图6：TPU@LM@CUR伤口敷料的应变传感性能。

图7：TPU@LM@CUR 智能敷料应用于实时运动检测。

最后，研究团队对该智能伤口敷料的体内促进伤口修复能力进行了评价。TPU@LM@CUR NIR+组显示出最快的愈合速度，14天的伤口愈合率达到99.71%。H&E染色、Masson染色和CD31染色结果证明，TPU@LM@CUR伤口敷料结合NIR激光治疗可显著加速伤口愈合，主要体现在促进胶原蛋白沉积、减少炎症反应和促进血管生成。这些结果表明，该智能伤口敷料在临床应用中具有巨大的潜力，有望为伤口愈合提供有效的治疗方案。

图8：TPU@LM@CUR敷料促进体内伤口愈合结果

图9：伤口组织学分析结果。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158544