聚焦创面修复用纺织材料及制品——中国医疗与健康用纺织材料产业大会暨2023国际纺织生物医用材料大会平行会议6

团队开发了一系列基于电纺纳米纤维的支架，以促进周围神经、骨骼和皮肤的修复和再生。针对周围神经损伤的修复与再生，以静电纺丝纤维为基体，仿生构筑组织工程化神经导管，能够模拟体内神经修复所需的微环境，促进神经修复。针对皮肤创伤的修复，通过放射取向纤维沉积梯度密度生物活性物质，促进细胞迁移并加速伤口愈合；根据皮肤再生阶段所需的生长因子，构筑加载多重生长因子的多层级光热纤维支架，整合拓扑结构、活性因子、光热响应的多重诱导信号，并通过时空可控触发式有序递送不同的生长因子组合，显著促进皮肤修复。结合光热作用，构筑多功能骨修复支架，招募干细胞并诱导其成骨分化，提高骨缺损的修复效果。综上，利用静电纺丝纤维构筑多功能组织修复材料，促进组织损伤修复与再生。

慢性创面发病机制复杂，给患者带来了沉重的心理和经济负担，是临床治疗的一大难题。如何针对性的设计制备高性能创面修复材料是关键。电纺纳米纤维材料具有组成可调、多级结构可控的特点，在创面修复领域具有广阔的应用前景。本报告主要汇报本团队利用仿生学设计思路，从大自然中汲取灵感，构筑具有二维及三维仿生结构的电纺纤维材料，阐明仿生结构的生物学效应，揭示仿生结构促创面愈合的效果及机理。

细菌生物膜感染会使伤口延长和无法愈合，不断威胁着人类的生命和健康。由于EPS基质的物理屏障效应，生物膜内的细菌难以杀死，这限制了抗生素等抗菌剂的渗透。为了解决这一问题，团队设计了一种简单而有效的治疗方法来催化内源性NO供体产生NO。经过NO和PTT的顺序协同作用，浸出的Cu2+/Cu+更容易进入细菌细胞膜，产生三级抗菌作用，进一步促进休眠细菌的死亡。通过理化性能、抗生物膜、抗菌性能、抗炎性能和促进血管化等方面对纳米复合材料作为慢性伤口敷料的潜力进行了评估。生物膜被成功快速去除(≤6 h)，细菌数量减少了3个数量级。此外，体外和体内实验结果表明，在伤口愈合级联过程中，Cu2+@PTPU能够杀死细菌，减少炎症，促进血管生长和胶原蛋白沉积，最终促进伤口愈合。

具有抗菌和高效血管生成功能的多功能创面敷料被认为是修复烧伤创面的有希望的候选者。本研究设计并制备了一种装载脂肪干细胞(TLWDA)的三层创面敷料，用于促进烧伤创面愈合。外层由径向排列的纳米纤维组成，表面包裹一层圆形梯度的表皮生长因子(EGF)，用于表皮恢复。中间层是由甲基丙烯酰化壳聚糖(CSMA)水凝胶覆盖的致密无序明胶纳米纤维组成，以提供机械支撑和抗菌作用。内层是网状结构的纳米纤维纱线，表面涂有随机明胶纤维，以调节脂肪干细胞(ADSCs)的旁分泌。我们发现，TLWDA支架具有良好的抗菌性能，能够促进角质形成细胞、成纤维细胞和内皮细胞的迁移。ADSCs的血管化及EGF和FGF2的分泌也得到改善。在体内实验中，TLWDA支架在促进大鼠皮肤烧伤创面愈合方面表现出令人兴奋的效果。与仅使用TLWD或ADSCs的病例相比，再生表皮层厚度、胶原蛋白和血管的生成均有显著改善。这种基于纳米纤维的复合支架的独特设计和开发以及ADSCs的操作将在加速烧伤创面愈合方面具有很大的潜力。

在创伤修复领域，创面修复制品扮演着重要的角色。这些产品包括高端医用敷料、可吸收止血材料、皮肤修复等细分领域，可用于预防、护理、抗菌止血、治疗和修复等。创伤修复制品具备抗菌抗炎能力，对创面愈合有着积极的促进作用。报告重点介绍海洋生物材料应用开发、海藻医用纤维的开发应用、水溶性纤维的开发应用、醋酸纤维的开发应用、高吸湿性绒毛浆的开发应用以及差异化纺织品的开发应用。

细菌感染和慢性炎症是阻碍皮肤伤口愈合的重要原因，构建具有高效抗菌、抗炎和促进伤口愈合的多功能创面敷料是十分必要的。团队设计了一种含有静电纺丝壳聚糖（CS）和活性ZnO纳米颗粒的多功能双层膜。外层由负载ZnO的聚(ε-己内酯)(PCL) 无规超细纤维构成，具有良好的抗菌活性。内层由具有核壳结构的CS取向纤维组成，可以提供抗炎和诱导细胞排列的功能。通过FTIR、TEM、SEM和XRD研究了双层膜的结构、形貌和结晶行为。发现负载1.2 wt% ZnO纳米粒子的双层CS/PCL电纺膜表现出增强的拉伸强度和对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的明显抑制作用，并且对成纤维细胞具有良好的相容性。此外，所制备的双层膜能够维持ZnO纳米颗粒的高生物利用度，并与CS取向纤维发挥协同作用，减轻体内炎症、刺激细胞迁移和上皮化。

纤维材料被广泛用于制备抗感染创面敷料。抗菌和益生菌疗法是常见的两种抗感染策略，这两种策略都具有潜在的毒性和其他副作用。团队报道了一种基于细菌竞争粘附机制控制创面感染的全新策略，制备了对细菌具有高强粘附率的纤维材料（1.74 × 109 CFU/cm2）。以该纤维材料制备的创面敷料能够强烈的粘附创面处细菌，在敷料更换的过程中可以高效率的将致病菌从创面处剥离，减少感染创面处的致病菌浓度，调节创面菌落平衡，显著的促进创面愈合。该研究打破了治疗创面感染的固有思路，为新型抗感染创面敷料的开发提供了新的思路。该技术已开始在振德医疗卫生用品有限公司转化推广应用。

医用缝合线是几乎所有组织修复中所必需的医疗器械，为伤口提供足够的机械支持直至愈合。然而，缝合线不能积极参与伤口愈合，其存在与降解还会引发异物反应导致炎症感染。另外，由于医用缝合线缺乏生理信号反应和易发生手术部位感染 (SSI)，其临床治疗及愈合效果难以令人满意。因此，构建适用于不同愈合伤口的多功能性缝合线是一项艰巨挑战。现有研究结合电活性、抗菌、抑炎和抑瘢多种功能，从而构筑面向多种伤口的多功能性医用缝合线，能够有效从伤口愈合各时期入手调控，最终加速伤口修复。

传统给药方式通常是口服和注射，药物在到达患处之前要经过全身循环，引起较大毒副作用。纳米纤维具有大比表面积、高孔隙率等特点，在医用和组织工程领域得到广泛应用。利用便携式静电纺丝制备方式，采用纳米纤维局部给药，展现出极好的纤维膜贴合性，具有很好的止血和抗菌效果。

伤口敷料与开放性伤口之间的无缝衔接是充分释放敷料愈合能力的重要条件。伤口敷料与皮肤之间的缝隙会导致感染风险。为了能够与各种形态的开放性伤口紧密贴合，制备了一种壳聚糖纳米纤维骨架支撑快速粘液生成伤口敷料。敷料上的粘液为流体状，能够填充伤口的孔洞。对纳米纤维膜的形态和化学，纺丝液的流变性和表面张力，纳米纤维膜的生物相容性和吸收性，伤口敷料的体内动物实验进行了研究来判断愈合效果。快速生成的粘液敷料无细胞毒性，具有良好的血小板和全血粘附性，以及高吸水率。体内大鼠实验显示这种敷料能够加速开放伤口的愈合。

静电纺丝纳米材料与干细胞修复损伤组织的相互作用主要集中在材料及其特定拓扑结构对细胞活力、增殖或旁分泌的操纵上。特别是，干细胞的旁分泌产物影响可修复细胞(即表皮细胞、成纤维细胞和内皮细胞)的行为，从而加速修复进程。本研究以图案化纳米纤维敷料协同脂肪干细胞递送用于创面修复为目标，利用光焊技术与静电纺丝技术相结合，制备结果，成纤维细胞和内皮细胞的迁移和血管生成均受到体外影响。基于大鼠皮肤创面愈合模型的体内研究也表明，纳米纤维网状物可以加速创面愈合速度，增加再生表皮的厚度，促进真皮层I型胶原蛋白的生成和cd31阳性血管的形成。综上所述，这种纳米纤维为设计组织修复支架提供了有效和有前途的选择，包括操纵干细胞旁分泌和伤口愈合。

伤口生理信号的动态调节是伤口愈合的基础。由于伤口愈合阶段不匹配，传统的生物材料通过提供生长因子来促进伤口愈合，导致软组织被动修复。同时，伤口渗出物的生物活性往往受到氧化和细菌污染的限制。在这里，我们构建了一种细胞外基质模拟纳米纤维/水凝胶互穿网络（NFHIN），其三维纳米纤维框架用于细胞移民，而含有水凝胶的界面气凝胶则用于平衡伤口微环境。气凝胶能收集伤口渗出物并转化为多阳离子水凝胶，即使对细胞内病原体也有接触杀灭作用（30分钟内杀菌率大于99.9%），并能实时清除活性氧。与NFHIN共同培养后，体内疱液中成纤维细胞的生物活性得到了提高。NFHIN具有可持续的渗出物管理能力，其水分-蒸汽转移率、平衡液体含量、杨氏模量和抗撕裂性能与人体皮肤相似。NFHIN可以收集和激活伤口渗出液，将其从临床问题转变为一种源自自身免疫的伤口调节系统，显示了在危重皮肤病的伤口护理方面的潜力。

深度皮肤创面若不积极治疗会引起一系列严重并发症，存在多种局限性。本研究利用静电纺丝技术制备出不同成分比例的PLCL/ADM复合纳米纤维支架，通过对物理性能和生物相容性进行研究，选择出最佳成分比例的PLCL/ADM复合纳米纤维支架，用以制备不同均质浓度的PLCL/ADM复合气凝胶，通过对其微观形貌、压缩力学、吸收渗液和止血等性能进行研究，选择出最佳均质浓度的PLCL/ADM复合气凝胶。将其与创面修复关键细胞共培养，观察细胞在三维结构内的生长情况。建立大鼠全层创面修复模型，使用复合气凝胶敷料修复创面，观察创面愈合率和愈合质量。研究发现，PLCL : ADM = 7 : 3成分比例的复合纳米纤维支架兼顾力学性能和生物相容性，是理想的创面修复生物可降解材料的成分比例。本研究制备的PLCL/ADM复合气凝胶，具备优异的仿生功能，可模拟细胞外基质结构，在吸收创面过多渗血渗液的情况下保证创面的湿性愈合。复合气凝胶可通过促进创面修复关键细胞的增殖活性并引导其生物学功能，提高创面的血管化速度与水平，促进胶原的快速生成，从而促进深层创面的快速高质量修复，为皮肤组织工程与临床创面治疗提供新的思路。