Advanced Healthcare Materials:可生物降解和电活性的再生细菌纤维素/MXene(Ti3C2Tx)复合水凝胶与电刺激耦合用于皮肤伤口修复

皮肤伤口愈合,是一个精确而复杂的过程,包括炎症,肉芽组织形成,基质重塑和上皮再形成。皮肤创伤,尤其是那些因受伤或疾病而严重受损的皮肤伤口,因无法立即自行修复,愈合不良可能会导致功能损失甚至死亡。为了改善伤口愈合,伤口敷料对于修复皮肤和重建皮肤功能至关重要。目前,水凝胶伤口敷料因其具有其独特的优势备受人们的青睐。水凝胶敷料不仅可以保持相对湿润的伤口环境,吸收多余的组织渗出物并保持良好的O2渗透性,而且可以很容易地被移除而避免造成二次皮肤创伤。另外,水凝胶敷料能够冷却伤口表面,从而减轻患者的痛苦。然而,尽管如此,大多数水凝胶敷料仅仅专注于提高组织的再水化和最大程度地减少伤口部位感染,却很少主动调节内源性细胞的行为以促进伤口愈合,从而导致伤口的被动修复。这种伤口愈合过程的不受控调节可能会干扰多种生物学途径和炎症反应,最终导致伤口修复失败。

皮肤是电刺激敏感的组织之一。大量研究报道电刺激(Electrical stimulation, ES)可以主动调节细胞行为,如指导皮肤细胞的粘附,增殖,迁移和分化等,从而提高细胞的再生活性,促进皮肤伤口愈合和组织再生。然而,大部分水凝胶伤口敷料不具有电活性,因此在愈合过程中无法响应生理电信号或伤口部位的外部电场刺激。 因此,为了克服常规水凝胶敷料的被动伤口愈合的缺点并充分利用ES的优势,迫切需要开发一种能够响应并耦合电刺激的新型功能性电活性水凝胶敷料以促进皮肤伤口愈合。鉴于此,华中科技大学杨光教授团队报道了一种可降解的、电活性再生细菌纤维素/MXene(Ti3C2Tx)复合水凝胶,并将其与电刺激耦合用于皮肤伤口的修复。研究发现,该再生细菌纤维素/MXene水凝胶(rBC/MXene)保持了再生细菌纤维素水凝胶(rBC)的优异特性,具有高吸水能力,良好的生物降解性和柔韧性。并且,MXene的掺入赋予了rBC/MXene复合水凝胶卓越的机械性能,热稳定性和良好的导电性以及生物相容性。此外,该多功能rBC/MXene复合水凝胶在大鼠全皮层创面模型中显示了出色的促进伤口愈合的性能。更重要的是,在与外部电刺激的耦合作用下,该可生物降解的电活性rBC/MXene复合水凝胶能够积极地调节细胞的行为,显著地提高NIH3T3细胞的再生活力,进而更加有效地加速伤口愈合过程。因此,开发的这种可生物降解和电活性的rBC/MXene水凝胶在伤口敷料方面具有巨大的应用潜力,同时,本研究通过将电活性水凝胶敷料与电刺激耦合,为加速伤口修复过程提供了有效的协同治疗策略。相关研究以“Biodegradable and Electroactive Regenerated Bacterial Cellulose/MXene (Ti3C2Tx) Composite Hydrogel as Wound Dressing for Accelerating Skin Wound Healing under Electrical Stimulation”为题,在线发表在Advanced Healthcare Materials 上,DOI: 10.1002/adhm.202000872。