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  根據(jù)美國疾病控制和預(yù)防中心的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每年約有1000萬人經(jīng)歷著皮膚損傷帶來的痛苦。尤其是慢性及感染性傷口的臨床護理具有挑戰(zhàn)性。敷料在傷口治療中起到越來越重要的作用。本研究開發(fā)了一種新型復(fù)合水凝膠敷料（SA-BBR@SFMP-CGF），該敷料將搭載黃連素（Berberine, BBR）的絲素蛋白（Silk fibroin, SF）微球（BBR@SFMP）和牛角瓜纖維（Calotropis giganteafiber, CGF）添加至海藻酸鈉（Sodium alginate, SA）水凝膠基質(zhì)中。該敷料實現(xiàn)了黃連素的長效釋放（>15天），并顯著增強了水凝膠的力學(xué)性能（最大壓縮強度達295.74 ± 27.45 kPa）。體外研究顯示，其對金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抗菌率高達97.40 ± 0.53%，并具有優(yōu)異的止血性能（溶血率0.33%）。在金黃色葡萄球菌感染的大鼠全層皮膚傷口模型中，該復(fù)合水凝膠敷料展現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，能有效促進傷口愈合，顯著能夠加速新生血管形成、毛囊再生和膠原沉積。該功能敷料能夠提高傷口愈合效果，縮短治療周期，改善患者預(yù)后，降低治療成本，為下一代傷口護理技術(shù)提供了新思路。

  2025年8月5日，蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室李剛教授、余嘉副教授與牛津大學(xué)陳凱麗博士等作者合作開發(fā)了一種兼具長效藥物緩釋與優(yōu)異力學(xué)性能的復(fù)合水凝膠傷口敷料。該項研究工作以“Composite Hydrogel Dressing with Drug-Release Capability and Enhanced Mechanical Performance”為題發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Biomacromolecules》上。蘇州大學(xué)碩士生楊潔、楊反磊和徐文浩為共同第一作者，蘇州大學(xué)李剛教授、余嘉副教授與牛津大學(xué)陳凱麗博士后研究員為共同通訊作者。合作作者包括余秀琴副主任醫(yī)師、鄭兆柱副教授和王曉沁教授。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、科技部科技合作計劃以及江蘇省科學(xué)技術(shù)廳等項目的支持。

  研究團隊采用“兩步法”制備了搭載黃連素的絲素蛋白微球（BBR@SFMP），并通過乙醇超聲處理提高了牛角瓜纖維（CGF）的親水性。將BBR@SFMP和CGF分散后加入海藻酸鈉（SA）溶液中，利用透析法引發(fā)Ca2?離子交聯(lián)，最終形成復(fù)合水凝膠敷料（圖1）。所研制的敷料不僅具有優(yōu)異的藥物緩釋性能（符合Ritger-Peppas模型），其壓縮模量（30.30 kPa）和溶脹率（411.80%）也優(yōu)于傳統(tǒng)藻酸鹽敷料。由于CGF的中空結(jié)構(gòu)及其與SA分子網(wǎng)絡(luò)間的氫鍵作用，使得敷料的力學(xué)強度顯著提升，在反復(fù)壓縮循環(huán)后仍保持穩(wěn)定模量（>25 kPa），使其能夠適應(yīng)關(guān)節(jié)等高應(yīng)力活動部位的動態(tài)傷口環(huán)境（圖2）。

  體外抗菌實驗證實，SA-BBR@SFMP-CGF對金黃色葡萄球菌的抑制效果顯著（>90%），其抗菌性能主要歸因于BBR的釋放（圖3）。細胞實驗（L929成纖維細胞）和溶血實驗（溶血率0.33%）均證明了其具有優(yōu)異的生物相容性和血液相容性。此外，CGF的加入顯著改善了敷料的止血性能，5分鐘凝血指數(shù)（BCI）顯著低于純SA水凝膠和未加CGF的復(fù)合水凝膠，性能優(yōu)于傳統(tǒng)止血產(chǎn)品（圖3）。在金黃色葡萄球菌感染的大鼠全層皮膚傷口模型中，SA-BBR@SFMP-CGF組展現(xiàn)出最快的愈合速度和最佳的愈合質(zhì)量（圖4）。組織學(xué)分析（H&E, Masson, CD31和CK14染色）顯示，該敷料能有效減輕感染引起的炎癥，顯著促進第7天和第14天的新生血管密度、毛囊數(shù)量以及膠原沉積（圖5），從而加速了表皮再生和真皮組織重建。這種協(xié)同效應(yīng)源于：SA水凝膠維持濕潤環(huán)境；SF（微球及基質(zhì)）提供生物相容性并支持細胞活動；BBR持續(xù)釋放抑制細菌感染以及CGF增強力學(xué)性能并輔助止血。

圖1. 復(fù)合水凝膠的制備及其在金黃色葡萄球菌感染傷口愈合中的應(yīng)用示意圖。（a）SF溶液的制備工藝;（b） SA-BBR@SFMP和SA-BBR@SFMP-CGF的制備流程;（c）金黃色葡萄球菌感染全層皮膚創(chuàng)面的模型和愈合過程。

圖2. SA-BBR@SFMP-CGF復(fù)合水凝膠的表征、力學(xué)性能及降解行為：(a) 載藥后BBR@1%SFMP表面形貌；(b) 壓縮過程圖像；(c) 復(fù)合水凝膠壓縮強度；(d) 復(fù)合水凝膠壓縮模量；(e) SA-BBR@SFMP-CGF在20%、40%、60%應(yīng)變下50次循環(huán)后的壓縮模量；(f) SA-BBR@SFMP-CGF表面形貌；(g) SA, SA-BBR@SFMP, SA-BBR@SFMP-CGF在不同pH下的溶脹率；(h) SA, SA-BBR@SFMP, SA-BBR@SFMP-CGF水凝膠在含胰酶的PBS降解液中的質(zhì)量保留率；(i) 在PBS降解液中的質(zhì)量保留率。

圖3. SA-BBR@SFMP-CGF復(fù)合水凝膠的抗菌活性、藥物釋放及生物相容性：(a) SA-CGF, SA-BBR@SFMP, SA-BBR@SFMP-CGF對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌表征；(b) 抗菌性能（50%-90%為抑菌，>90%為強效抑菌）；(c) SA, SA-BBR@SFMP, SA-BBR@SFMP-CGF在兩種PBS緩沖液中的藥物釋放曲線；(d) 不同復(fù)合水凝膠敷料浸提液培養(yǎng)小鼠成纖維細胞的熒光染色結(jié)果；(e) CCK-8法檢測復(fù)合水凝膠敷料細胞增殖結(jié)果統(tǒng)計圖；(f) 凝血指數(shù)統(tǒng)計圖。

圖4. SA-BBR@SFMP-CGF水凝膠在SD大鼠傷口愈合中的效果評估：(a) 對照組、SA組、SA-BBR@SFMP組、SA-BBR@SFMP-CGF組SD大鼠背部皮膚傷口在第1、3、5、7、11、14天的愈合照片；(b) 對照組及不同樣本處理的大鼠傷口愈合過程示意圖；(c) 水凝膠覆蓋傷口示意圖；(d) 第7天部分愈合皮膚圖像（從上至下：SA-BBR@SFMP-CGF, SA-BBR@SFMP, SA, 對照組）；(e) 不同樣本處理后的傷口愈合進程；(f) 不同樣本處理第7天和第14天傷口愈合率統(tǒng)計表。

圖 5. SA-BBR@SFMP-CGF 水凝膠處理傷口的組織學(xué)分析和組織再生。(a）對照組、SA 組、SA-BBR@SFMP 組和 SA-BBR@SFMP-CGF 組 SD 大鼠背側(cè)皮膚傷口組織在第 7 天和第 14 天的 H&E 和 Masson 染色結(jié)果；（b-c）不同樣品處理后第 7 天和第 14 天新生血管和新生毛囊的統(tǒng)計表；（d）不同樣本傷口處理后第 7 天和第 14 天膠原蛋白沉積率統(tǒng)計表；（e）CD31 和 CK14 染色結(jié)果；（f）不同樣本傷口處理后第 7 天和第 14 天表皮厚度統(tǒng)計表。

  上述研究結(jié)果表明，該研究開發(fā)的SA-BBR@SFMP-CGF復(fù)合水凝膠敷料，通過創(chuàng)新性地結(jié)合SF微球的藥物緩釋功能與牛角瓜纖維的力學(xué)增強及止血特性，改善了水凝膠敷料在藥物快速釋放和力學(xué)強度不足方面的局限。該敷料具備優(yōu)異的生物相容性、長效抗菌性（尤其針對金黃色葡萄球菌）、增強的力學(xué)性能（匹配皮膚模量、耐疲勞）、良好的止血效果，并能顯著加速感染性傷口的愈合過程（促進血管化、毛囊再生和膠原沉積）。該研究為開發(fā)適用于動態(tài)傷口環(huán)境、尤其是高應(yīng)力活動部位或慢性感染傷口的新型多功能敷料提供了有效的策略，具有潛在的臨床應(yīng)用前景。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.biomac.5c00505

通訊作者簡介：

  陳凱麗，英國帝國理工學(xué)院獲得博士，現(xiàn)于牛津大學(xué)Botnar研究中心從事科研工作，專注于生物傳感診斷材料與器件、纖維材料用于組織工程及再生醫(yī)學(xué)研究。在Nature Communications等期刊發(fā)表了多篇高水平論文。

  余嘉，蘇州大學(xué)體育學(xué)院運動康復(fù)專業(yè)副教授，上海交通大學(xué)碩士、香港理工大學(xué)博士、哈佛大學(xué)訪問學(xué)者；曾在美國Mayo Clinic、Harvard University的骨科生物力學(xué)實驗室/中心開展訪問研究。主要研究方向為：肌骨系統(tǒng)生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)3D打印、康復(fù)工程；已發(fā)表學(xué)術(shù)論文及專著50余篇，授權(quán)專利10余項，參與制定3D打印團體標(biāo)準(zhǔn)3項。主持國家自然科學(xué)基金面上項目，科技部重點研發(fā)計劃子課題等10余項；擔(dān)任中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會康復(fù)工程分會青年副主任委員、中國康復(fù)輔助器具協(xié)會康復(fù)工程專業(yè)委員會青年副主任委員、SICOT中國部數(shù)字骨科學(xué)會第一屆委員會委員、江蘇省醫(yī)學(xué)會數(shù)字醫(yī)學(xué)分會第一屆委員會青年委員、蘇州市科技計劃項目評審專家，以及國內(nèi)外20多個權(quán)威雜志評審專家。

  李剛，蘇州大學(xué)教授、博導(dǎo)，江蘇省第十五批“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省僑聯(lián)青年委員會委員、香港理工大學(xué)江蘇校友會副會長。香港理工大學(xué)博士、美國塔夫茨大學(xué)訪問學(xué)者（導(dǎo)師：美國工程院David Kaplan院士）。長期在絲蛋白生物材料、醫(yī)用和智能紡織材料等交叉領(lǐng)域開展研究。在Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，已授權(quán)美國、日本和中國專利50余件，聯(lián)合企業(yè)獲批國家藥監(jiān)局三類醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊證1項。主持國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金面上項目等項目30余項，曾獲中國絲綢領(lǐng)域十大科技進展獎、中國商業(yè)聯(lián)合會科技進步獎、香港首屆創(chuàng)新大賽冠軍、江蘇省十大行業(yè)優(yōu)秀成果獎等榮譽。主要學(xué)術(shù)兼職為中國生物材料學(xué)會高級會員、智能仿生材料分會委員、中國科協(xié)培訓(xùn)和人才服務(wù)中心、國家藥監(jiān)局器審中心、中國和奧地利國家自然科學(xué)基金、“霍英東”科教獎和泰晤士高等教育世界大學(xué)排名函評專家（https://web.suda.edu.cn/tcligang）。