慢性伤口中渗出物过多会增加组织水化、细菌感染和炎症增加的风险。虽然Janus敷料能够单向输送渗出液，但目前的设计忽略了保持最佳伤口湿度和提供按需抗菌/抗炎治疗以支持修复的关键需求。

浙江理工大学吴金丹教授团队研究开发了一种自吸泵式三层敷料（GCSIP），其整合了聚六亚甲基胍接枝三缩水甘油醚（PHMG-GTE）改性棉、负载布洛芬的丝素蛋白（IBU/SF）及聚氨酯（PU）。该结构通过棉层完全饱和时触发的可控回流机制，实现了自主、单向的液体传输与药物释放。通过精准设计的微孔阵列（孔径 400μm，间距 6 mm），优化了定向传输与回流效率。棉层饱和后，部分液体通过该阵列回流，促进溶解的丝素蛋白（SF）分子及 87.6% 的包封布洛芬（IBU）在 72 小时内释放。释放的成分可显著降低 M1 型巨噬细胞中肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和白细胞介素 - 6（IL-6）的表达，降幅分别达 90.4% 和 87.6%。体内实验结果表明，该敷料具有优异的生物相容性，15 天内可实现近乎完全的伤口愈合，残留伤口面积占比仅为 0.8%。本研究为多功能敷料建立了按需渗液调控与药物释放机制，有望加速伤口愈合进程。相关研究成果以“Trilayered Self‐Pumping Dressing with Micropore Array for Drug Backflow Release in Diabetic Wound Healing”为题目，发表在期刊《Advanced Healthcare Materials》上。

图 1 用于糖尿病伤口愈合的 GCSIP 敷料制备示意图。

图 2 功能材料的合成与表征。a）聚六亚甲基胍接枝三缩水甘油醚（PHMG-GTE）和 b）胍修饰棉（GC）的合成示意图。c）PHMG、GTE 及 PHMG-GTE 的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。d）棉织物和 GC 中碳（C）、氧（O）、氮（N）和氯（Cl）的元素含量。e）棉织物和 f）GC 的碳 1s X 射线光电子能谱（XPS）。g）棉织物和 h）GC 的扫描电子显微镜（SEM）图像及水接触角（WCA）。

图 3 GCP 敷料的结构及界面稳定性。a）双层结构示意图。b）胍修饰棉（GC）、c,d）聚氨酯（PU）层的扫描电子显微镜（SEM）图像：（c）热压前、（d）热压后。e,f）GCP 的横截面图像。g,h）双层敷料的稳定性测试过程：（g）热压前、（h）热压后。i）聚氨酯（PU）与胍修饰棉（GC）层间的结合力。

图 4 GCPP 敷料的形貌与性能表征：a）不同孔隙密度的图像；b）不同直径微孔的图像。插图显示流体静压力测试装置可覆盖的最大孔隙数量。c）扫描电子显微镜（SEM）图像及 d）不同尺寸微针对应的实测微孔直径（n=3）。e）总孔隙面积、f,g）流体静压力（HP）及 h）不同孔隙密度和微孔直径下 GCPP 敷料的流体静压力差值（∆HP）（n=3）。i）流体静压力差值（∆HP）与总孔隙面积的相关性（n=3）。j）GCPP 敷料的含水量及 k）单向传输累积指数（AOTI）值（n=3）。

图 5 4% 丝素蛋白（SF）溶液制备的纳米纤维扫描电子显微镜（SEM）图像：a）未负载布洛芬（IBU）；b）负载布洛芬（IBU）。c）负载布洛芬（IBU）纳米纤维膜的直径分布。d）1400-1800 cm⁻¹ 范围内丝素蛋白（SF）的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。e）峰拟合结果及 f）丝素蛋白（SF）二级结构的含量分析（n=3）。g）丝素蛋白（SF）纳米纤维膜的水接触角（WCA）。h）负载布洛芬（IBU）纳米纤维膜在磷酸盐缓冲液（PBS）中的质量变化（n=3）。

图 6 GCSIP 敷料的结构及液体传输性能。a）三层 GCSIP 结构的示意图及 b）俯视图。c）聚氨酯（PU）层的扫描电子显微镜（SEM）图像。GCSIP 的横截面 SEM 图像：d）三层区域；e,f）分别为其边缘热压前、热压后的图像。g）GCSIP 疏水侧（LO）及 h）亲水侧（LI）的液滴传输动力学。i）GCSIP 中的模拟回流过程。j）相反流动方向的单向传输累积指数（AOTI）（n=3）。k–m）定向液体传输机制的示意图解。

图 7 GCSIP 敷料的体外功能评价。a）自制装置示意图及药物回流释放机制。b）不同条件下的累积药物释放曲线（n=3）。c）代表性抗菌实验图像及 d）对应的定量抗菌率（n=3）。e）材料提取物培养的 L929 小鼠成纤维细胞形态。f）材料提取物暴露后的细胞活力评估（n=3）。g）GCSIP 介导的促炎标志物肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和 h）白细胞介素 - 6（IL-6）的表达降低（n=3）。

图 8 体内伤口愈合效果评估。a）动物实验流程示意图。b）术后 0 至 15 天的代表性伤口图像（n=3）。数据以平均值 ± 标准差表示。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001（分别为经 CP、GCP 或 GCSIP 处理后的愈合情况）。c）四组小鼠术后不同时间点的伤口面积变化轨迹。d）残留伤口面积。

结论

本研究成功开发了一种三层结构的 GCSIP 敷料，其特征为 400 μm孔径、6 mm间距的微孔阵列及渗液触发式药物释放机制。该敷料通过电纺技术整合聚六亚甲基胍接枝三缩水甘油醚（PHMG-GTE）修饰棉、负载布洛芬（IBU）的丝素蛋白（SF）条带与聚氨酯（PU），并经热压工艺实现层间牢固结合。微孔阵列可促进单向液体传输，同时优化药物与渗液回流的介质通道。模拟实验结果显示，该敷料药物释放效率优异，72 小时内回流释放率达 87.6%。这一创新设计赋予敷料抗炎性能及伤口保湿能力，此外其还表现出强效抗菌活性，抗菌效果接近 100%。动物模型实验表明，GCSIP 敷料可在 15 天内近乎完全促进伤口愈合进程。本研究为通过渗液调控促进伤口愈合提供了一种新颖有效的方法，也为多功能医用敷料的设计提供了宝贵思路。

原文链接： https://doi.org/10.1002/adhm.202504202