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割伤、擦伤、水疱、烧伤、碎片和刺伤——我们的皮肤可以通过多种方式破损。大多数治疗皮肤创伤的方法都是简单地用屏障(通常是带粘性的纱布绷带)覆盖皮肤,以保持皮肤湿润,减少疼痛,减少接触传染性微生物,但它们并没有积极地帮助愈合过程。

近年来,人们开发了更复杂的创面敷料,可以监测伤口愈合的各个方面,如pH值和温度,并将治疗方法送到伤口部位,但这些敷料制作复杂、价格昂贵、难以定制,限制了它们的广泛应用潜力。

现在,一种新的、可扩展的加速伤口愈合的方法已经开发出来,这种方法是基于热反应性水凝胶,这种水凝胶具有机械活性、弹性、韧性、高黏附性和抗菌性:活性黏附敷料(AADs)。由研究人员在哈佛大学生物工程研究所,哈佛大学约翰·a·保尔森学校工程和应用科学(海洋),麦吉尔大学,广告可以关闭伤口明显快于其他方法,防止细菌生长,而不需要任何额外的设备或刺激。这项研究发表在《科学进展》杂志上。

“这项技术有潜力不仅用于皮肤损伤,而且糖尿病溃疡等慢性伤口和压疮,药物输送,以及组件的软自动机疗法,“说通讯作者大卫•穆尼创始的核心教员Wyss研究所和罗伯特·p·Pinkas家庭海洋生物工程教授。

AADs的灵感来自于胚胎的发育,胚胎的皮肤能够完全自我愈合,而不会形成疤痕组织。为了达到这一目的,伤口周围的胚胎皮肤细胞会产生由肌动蛋白组成的纤维,肌动蛋白会收缩,将伤口边缘拉到一起,就像一个拉绳袋被拉紧一样。一旦胎儿发育到一定年龄,皮肤细胞就会失去这种能力,在此之后发生的任何损伤都会在愈合过程中引起炎症和瘢痕。

为了模拟收缩力将胚胎皮肤伤口闭合的过程,研究人员将之前开发的坚硬的、粘性水凝胶的设计进行了扩展,加入了一种叫做PNIPAm的热敏聚合物,这种聚合物既能防水,又能在华氏90度左右收缩。由此产生的混合水凝胶在受热时开始收缩,并通过海藻酸盐水凝胶与组织之间的强键将收缩的PNIPAm组分的力量传递到底层组织。此外,银纳米粒子被嵌入到AAD中提供抗菌保护。

“AAD连着猪皮超过10倍的附着力创可贴和阻止细菌生长,所以这个技术已经明显好于最常用的伤口保护产品,甚至在考虑其wound-closing特性之前,”本杰明·弗里德曼说,艺术与科学研究生院的博士后穆尼实验室领导的项目。

测试如何他们AAD封闭伤口,研究人员测试了它在皮肤鼠标,发现伤口面积的大小减少了约45%相比,几乎没有变化,区域未经处理的样品,和关闭伤口比治疗包括微凝胶、壳聚糖、明胶,和其他类型的水凝胶。AAD也没有引起炎症或免疫反应,这表明它是安全的使用和活组织。

此外,研究人员还可以通过在制造过程中添加不同数量的丙烯酰胺单体来调整AAD的伤口闭合量。”这个属性可能是有用的应用胶粘剂时伤口等联合肘,绕了很多,可能会受益于宽松的债券,而更多的身体像shin的静态区域“co-first作者Jianyu Li说前Wyss研究所博士后研究员现在麦吉尔大学助理教授。

该团队还创建了AAD辅助伤口闭合的计算机模拟,预测AAD可导致人类皮肤以与小鼠皮肤相似的速度收缩,这表明AAD在人类患者中显示临床益处的可能性更高。

弗里德曼说:“我们正在继续这项研究,以了解更多有关AAD产生的机械信号如何影响伤口愈合的生物学过程,以及AAD如何在不同温度范围内发挥作用,因为不同位置的体温可能不同。”“我们希望进行更多的临床前研究,以证明AAD作为一种医疗产品的潜力,然后朝着商业化的方向努力。”

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论文的其他作者还包括共同第一作者塞雷娜·布莱克洛(Serena Blacklow),她曾是穆尼实验室的成员,现在是加州大学旧金山分校的研究生;多伦多大学研究生马赫迪·泽迪;还有陈超,他以前是海洋专业的研究生,现在是马萨诸塞州立大学阿默斯特分校的博士后。

这项研究得到了美国国立卫生研究院、哈佛大学威斯生物启发工程研究所、加拿大国家科学与工程研究理事会、加拿大创新基金会和哈佛大学材料研究科学与工程中心的支持。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/07/bioinspired-wound-dressing-contracts-in-response-to-body-heat-speeding-up-healing/

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