文献主要内容概括:
1.皮肤修复过程及其评价
2.抗菌水凝胶敷料介绍
3.止血水凝胶敷料介绍
4.抗炎水凝胶敷料介绍
5.药物递送水凝胶敷料介绍
6.自修复水凝胶敷料介绍
7.响应释放水凝胶敷料介绍
8.导电水凝胶敷料介绍
9.伤口监测水凝胶敷料介绍
文献介绍:(这里主要对第1、2、6、7、9部分进行介绍)
1.皮肤修复过程及其评价
皮肤包括表皮层和真皮层。表皮层与外界直接联系,主要包括角质形成细胞层和生发层,具有阻止组织液外流、抗摩擦、抗感染等作用。真皮层由致密的结缔组织构成,包括乳头层和网状层。乳头层富含毛细血管、淋巴管、神经末梢和触觉小体等感受器。网状层富含胶原纤维、弹性纤维和网状纤维,主要为皮肤提供机械强度
皮肤伤口的修复分为止血、炎症、增殖、重塑四个过程。
止血过程:创伤后几乎几分钟内,血小板聚集和纤维蛋白凝块形成诱导止血作用。
炎症过程:随后,伤口转入炎症阶段,中性粒细胞、单核细胞等炎症细胞被募集到伤口部位,并分化为巨噬细胞,对异物、细菌和受损的内源性组织进行清除。在受伤后 24 至 48 小时内达到峰值。
增殖过程:随后,伤口转入增殖期。创面的成纤维细胞和角质细胞形成肉芽组织。在肉芽组织形成的同时,缺损组织周围的基底细胞继续增生,并移行至创面形成新的上皮细胞。当肉芽组织完全填满缺损处后,若上皮化完成,则会形成瘢痕上皮。另一方面,由于创面胶原蛋白(主要是Ⅲ型胶原蛋白)的生成量大于分解量,诱导胶原蛋白沉积。
重塑阶段:当胶原蛋白的生成与分解趋于平衡,导致新生组织的强度增加,毛细血管的数量减少,少数毛细血管转变为小动脉和静脉。一些皮肤附属物如毛发、汗腺、皮脂腺等可能再生,先前形成的基质则慢慢向功能性皮肤或半功能性或无功能性疤痕组织的形成转变。
综上所述:皮肤修复的评价参数主要包括愈合率(最主要指标)、炎症相关的细胞因子、肉芽组织形成情况、胶原蛋白的再生厚度、血管再生如血管内皮生长因子(VEGF)的表达等。
皮肤修复的四个阶段
2.抗菌水凝胶敷料介绍
抗菌型水凝胶敷料一直以来都是水凝胶敷料的研究热点之一。但其实有关水凝胶敷料的功能性作用,主要是基于水凝胶作为良好载药体系,依靠对具备多种功能药物的负载,实现其相关功能。
例如,制备具备抗菌功效的水凝胶敷料,主要是通过在水凝胶中负载诸如抗生素,银等具备抗菌功效的金属纳米粒子等等具备抗菌作用的药物赋予水凝胶的抗菌作用。
6.自修复水凝胶敷料介绍
自修复水凝胶是指基于结构动态化学策略制备的,能够在断裂之后重新恢复原来形状的水凝胶。该策略涉及水凝胶交联网络形成过程中的动态和可逆化学键。
自修复水凝胶根据修复机制可分为物理自修复和化学自修复水凝胶。物理自修复水凝胶通过分子、低聚物或聚合物链之间形成动态非共价相互作用(包括疏水相互作用、主客体相互作用、氢键、结晶、聚合物-纳米复合材料相互作用和多种分子间相互作用)来重建网络。
物理自修复如利用苯丙氨酸-甘氨酸-甘氨酸酯三肽衍生物(FGG-EA) 与葫芦脲(CB)之间的主客体非共价相互作用来产生超分子水凝胶。
目前自修复水凝胶仍然以化学自修复水凝胶的报道较多,它们通过动态共价键形成重建网络,包括苯硼酸酯、二硫键、亚胺、酰腙、可逆自由基反应、可逆Diels-Alder环加成等,在众多化学自修复水凝胶中,席夫碱(亚胺)结构占自修复水凝胶伤口敷料修复所用动态化学键的很大一部分。如利用酰肼改性HA(HAAD)和苯甲醛封端的F127三嵌段共聚物(BAF127),制备了具有动态共价化学和物理胶束的双交联水凝胶,该水凝胶表现出快速凝胶化和剪切稀化特性。
7.响应释放水凝胶敷料介绍
刺激响应性水凝胶通过对外界环境(如温度、pH、光)产生响应,从而发生尺寸或形状变化,或者改变负载药物释放速率,在伤口敷料水凝胶领域有着良好的应用前景。
温敏性水凝胶:温敏性水凝胶主要基于材料的临界溶解温度(LCST)变化来进行形状或者药物释放控制。如可注射的低温流动水凝胶前体溶液,在生理温度下注射到伤口后可以迅速转变为非流动的水凝胶状态。
pH响应性水凝胶:正常皮肤的 pH 值保持在 4-6 范围内。皮肤受伤时,在止血及炎症期,pH值会略有下降;在增生期pH值会有一定的上升,但最终随着伤口的修复,pH值会恢复到正常水平(5.5–6.5)。对于感染、烧伤、褥疮、糖尿病等异常持续炎症的慢性伤口,pH值始终会保持碱性。
如pH响应水凝胶:中性pH下带相反电荷的两亲肽通过分子间力、氢键和π-π堆积形成的超分子水凝胶在酸性条件下被拆解,从而更好地释放阳离子抗菌肽,促进更好的抗菌和修复糖尿病伤口
抗菌肽基纳米纤维网络在中性 pH 下自组装的示意图,响应酸性条件释放肽以清除生物膜并促进慢性伤口愈合
作者综述表明:水凝胶大多在酸性条件下有助于物质的释放,针对碱性慢性伤口的特异性释放系统仍然很少。
9.伤口监测水凝胶敷料介绍
伤口愈合是一个复杂的过程,伤口附近的一些参数也在不断发生变化,这意味着需要更多的策略来实现伤口的管理和监测。
当前关于伤口监测的测量主要包括:
在水凝胶中进行pH显色监视伤口pH;如Akbari等人将海藻酸盐纤维掺杂进pH响应的变色介孔树脂珠,再通过3D打印构建了含有多孔pH传感器阵列的水凝胶。
在水凝胶中包埋温度传感器监视伤口温度;如Pang等人开发了一种双层水凝胶传感器,上层是集成了温度传感器和紫外线发光二极管的聚二甲基硅氧烷,下层是紫外线敏感的抗菌水凝胶。这种敷料通过集成传感器提供早期感染诊断,这些传感器能够实时监测伤口温度,并通过原位紫外线辐射从水凝胶中释放抗生素,按需治疗感染。
在水凝胶中包埋酶,通过酶催化的显色反应监视伤口:Zhu等进一步研发了一种可同时检测pH值和葡萄糖水平的多功能两性离子水凝胶,用于监测糖尿病患者的伤口情况。该伤口敷料可成功监测pH值4–8和葡萄糖浓度0.1–10×10 –3 M,同时提供湿润愈合环境,促进糖尿病伤口愈合。
文献讨论
这次分享的文献中主要介绍了水凝胶敷料方面的综述。水凝胶是近十几年来最具竞争力的候选材料,在伤口敷料的应用中呈现逐年上升的趋势。随着临床需求的不断深入和细化,水凝胶的功能也由原来单一的物理覆盖或功能变为现在的多种功能的复合,并呈现出进一步智能化的趋势。以下是关于水凝胶伤口敷料提出的一些科学问题:
1.细菌感染是伤口愈合中最常见且无法避免的挑战,因此抗菌成为伤口敷料领域永恒的焦点,尤其是细菌耐药问题,值得研究人员的持续关注。
2.水凝胶在日常生活中经常受到外力作用,这经常导致水凝胶开裂,所以水凝胶的自修复问题也有很强烈的现实意义。
3.由于伤口修复过程的复杂性,很多过程和涉及的参数都是动态变化的,所以伤口的监测问题也非常有意义,另一方面,在伤口监测的同时,能够进行药物的响应性释放,也是同时需要考虑的问题。
4.最后,目前一般选用小鼠或大鼠作为皮肤伤口的模式生物,但小鼠或大鼠的皮肤在愈合过程中会收缩,与人体皮肤不同,因此也会导致实验结果出现一定偏差。更多的模式动物的开发与测试在伤口敷料的应用方面也十分关键。
希望分享的文章对大家有帮助,谢谢大家!
一些仍在在进行的会议,相关研究方向的朋友可以关注一下。