新思路：会发电的水凝胶敷料

在人类文明发展的过程中，创伤始终伴随着我们。在古代，由于医疗卫生条件的缺乏，大型创伤往往意味着死亡。为了应对出血与伤口感染，人们在不断地实践中，学会了使用草药覆盖伤口以及包扎止血的方法，这大概是伤口敷料的雏形。

随着社会与科学的进步，人们开始逐渐了解创伤的愈合原理，如何加速愈合、避免感染成为了新的研究课题。研究者们普遍认为，保持伤口清洁、密闭、湿润，是促进伤口愈合的重要手段。但对于大面积及慢性伤口来说，仅保持密闭湿润是不够的，还需要新的方法来促进愈合。

在不断的研究和实践中，研究者们尝试在敷料中加入活性药物，促生长因子等方法，都取得了一定的效果。近年来，利用电刺激促进伤口愈合的方法，逐渐被研究者们所认可，许多研究表明，使用电刺激对于促进伤口愈合以及防止缺血和组织坏死有着良好效果。但现在的电刺激治疗的研究还依赖于外设的电刺激设备，对于不需要卧床的伤者来说有着诸多不便。

近日，四川大学的研究团队设计了一种新型的伤口敷料，将电刺激治疗引入伤口敷料，达到营造湿润环境的同时利用电刺激来加速愈合的效果。

该伤口敷料（self-powered electricalstimulator-based wound dressing,SEWD）由上下两部分组成，上半部分由树状纳米纤维构成，当敷料受力发生形变时，可以产生电刺激。下半部分由双网络导电水凝胶构成，加入了铁离子和儿茶酚。该部分用于贴合在伤口处，保证伤口的封闭和湿润，同时让电刺激能够到达伤口处。

图 敷料结构

在设计上，团队从大自然中获得了灵感。当树木被风吹动时，树枝末端会产生大的振幅。据此设计了纳米纤维的结构，对微小振动有了更高的灵敏度，比传统的纤维结构具有更好的压电性能和机械性能。水凝胶部分则受到贻贝的启发，通过丙烯酰胺和明胶网络的聚合，使上下两部分紧密的结合在一起，如同贻贝的丝足一般。铁离子可以提高水凝胶作为电子传导载体的电导率。最终制备出的敷料改善了传统压电敷料不利于直接接触伤口的缺陷，还解决了不便使用临床电刺激设备的问题。

图 敷料的构成方式

研究团队将敷料应用于全层皮肤缺损的SD大鼠上，观察对伤口愈合的促进作用。由于直接接触伤口的部分为水凝胶，因此另外选用了水凝胶作为了实验的对照组。

图 使用新型敷料、水凝胶和纱布的对照实验结果

实验结果表明，第一周，使用新型敷料的伤口闭合程度达到接近80%，比水凝胶对照组（53%）和纱布对照组（36%）高得多。而第二周，使用新型敷料的伤口愈合了，对照组和水凝胶组的伤口未愈合，伤口闭合仅为60%和81%。一方面，新型敷料表现出非常出色的水凝胶促进愈合的效果，为伤口提供良好的愈合环境。另一方面，伤口快速愈合也归因于压电产生的电刺激。大鼠在手术后通过自由活动使敷料产生了机械形变，在压电模块中产生电信号，然后通过导电水凝胶将电刺激传播的伤口周围的皮肤组织，促进了细胞增殖，加速了伤口愈合。

研究团队还对伤口进行了染色观察，以及BFGF，PDGF和VEGF的免疫分析。发现相较于使用纱布和水凝胶的伤口，使用新型敷料的伤口中的胶原蛋白纤维更多，且排列有序、密集。而三类促生长因子的分泌量也高于两个对照组。表明新型敷料对于促进伤口的组织生长有着很好的效果。

图 染色实验和三类促生长因子的免疫检测情况

实验表明，使用仿生树状的压电纳米纤维和导电性粘合水凝胶组成的新型敷料继承了水凝胶和电刺激设备的双重优点，对伤口愈合产生了协同效果。克服了传统电刺激治疗的局限性，未来有望进一步扩大电刺激的治疗范围和治疗模式。