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伤口愈合是一个精确协调的过程，免疫功能、循环状况等都会显著影响整个愈合过程。为了促进创面愈合，一个有效的方法是使用合适的创面敷料。传统的敷料在伤口肉芽组织处长时间相互作用会形成网状结构，更换敷料会损伤新形成的肉芽组织，导致疼痛复发。此外，敷料的高透气性会使伤口过度干燥，容易受到抗菌感染，从而延迟伤口愈合。生物羊膜是一种天然膜材料，含有大量的细胞因子、必需生长因子和胶原蛋白，这些都支持愈合过程，并在应用于伤口时有减轻疼痛的作用。但羊膜也有其局限性，如处理困难、可用性有限，在解决其缺点的基础上，有用于伤口愈合的巨大潜力。近日，北京航空航天大学常凌乾课题组主导的研究团队设计了一种新型的柔性自供电电子衣（E-dress），利用电化学原理（镁铁柔性电极）提供一种可持续的低压电刺激，结合羊膜的有益特性，释放愈合因子，可用来促进动物皮肤的伤口愈合。研究成果发表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。
该器件由三层组成。最外层是聚乳酸（PLGA）层，可长期用作E-dress的柔性封装；将镁和铁溅射到PLGA衬底上，形成相应的环形电极用于电刺激；底层是释放生长因子的羊膜层，具有良好生物相容性。皮肤伤口的E-dress贴片在体液环境下产生电化学反应，可以对羊膜层施加持续的电刺激，从而刺激羊膜在伤口部位连续分泌愈合生长因子。
▲柔性、生物相容性、自供电电子衣促进皮肤伤口修复示意图（图片来源：研究团队提供）研究团队通过小鼠伤口缺损模型验证了这种“电子衣”器件对伤口愈合的影响。作者在小鼠背部制造了全厚度1 cm × 1 cm的创面，并在术后不同天数评估各组处理后的创面愈合程度。其中，用E-dress处理的小鼠在治疗7天后创面愈合最先进，创面面积较小；到第12天，伤口已经完全闭合。相比之下，仅有羊膜（AM）的愈合效果稍逊，可能是由于缺乏电刺激驱动羊膜释放足够的生长因子，导致愈合速度较慢。但与空白对照组相比，羊膜组仍有一定的生长因子产生和释放，说明生长因子在促进创面愈合中的关键作用。研究作者还对剩余创面区域进行了堆叠图像分析和创面区域定量分析，表明羊膜促进伤口愈合是由于其释放生长因子的能力。因此，这些结果表明“电子衣”可以通过自驱动低压电刺激刺激和加速羊膜中生长因子的持续和充分释放。
▲在皮肤伤口修复中的体内验证（图片来源：研究团队提供）研究团队总结说，E-dress可附着在组织缺陷的表面，并持续提供加速组织修复的生长因子；与单独羊膜相比，该装置在自身低压电刺激下可以加速修复因子向损伤组织的传递，显著缩短伤口愈合时间；此外，电源组件由可生物降解材料制成，具有优异的生物相容性，为修复内部器官损伤提供了潜在的途径，为不同组织的修复提供了重要的参考策略。该研究通讯作者为北航生物与医学工程学院常凌乾教授、甘肃省肿瘤医院苏海翔教授、甘肃省中心医院孟照琰教授。第一作者甘肃省中心医院王玉佩博士，北航博士生吴晗、北航博士生肖傲、西北师大硕士生朱静为共同第一作者。
Y. Wang, H. Wu, A. Xiao, J. Zhu, et al. (2024) Combined amniotic membrane and self-powered electrical stimulator bioelectronic dress promotes wound healing, ACS Applied Materials & Interfaces, Doi: https://doi.org/10.1021/acsami.3c18547本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[email protected]。
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