由氧化葡聚糖/羟丙基壳聚糖制成的可注射双网络导电抗菌水凝胶：在伤口愈合和生理监测中的多功能应用

《International Journal of Cardiology Congenital Heart Disease》：Injectable dual-network conductive antimicrobial hydrogels from oxidized dextran/hydroxypropyl chitosan: Multifunctional applications in wound healing and physiological monitoring

皮肤创面治疗挑战及新型导电水凝胶OHAFe的应用研究。该水凝胶通过动态还原席夫碱键和Fe3+配位形成双网络体系，兼具快速止血（41.1秒）、高效抗菌（99%）和促进愈合（14天愈合率提高2.02倍）功能，同时作为高灵敏度生物传感器支持无线ECG监测（响应时间85.69ms）。

　　
在生物医学工程领域，新型多功能水凝胶材料的研发持续推动着创伤修复和健康监测技术的革新。该研究团队通过整合化学交联、金属离子配位和生物相容性设计，成功开发出具有多重功能的注射型复合水凝胶OHAFe3。这项突破性成果不仅解决了传统敷料在止血效率、生物相容性和智能监测方面的技术瓶颈，更开创了伤口修复与实时生理监测协同作用的全新范式。

传统创伤敷料普遍存在三大技术缺陷：首先，常规水凝胶缺乏有效抗菌机制，易导致二次感染；其次，其物理性能难以适应不规则创面，存在移位风险；再次，被动式监测系统存在连接线缆带来的活动限制和信号干扰问题。这些缺陷严重制约了现代创伤治疗的精准性和时效性。

研究团队通过构建双网络结构实现性能突破。基础网络采用氧化后的脱氧异核糖（ODEX）与羟丙基壳聚糖（HCS）通过Schiff碱反应形成动态交联体系，这种化学键具有可逆特性，既能保证材料机械强度，又可适应组织修复过程中的体积变化。次级网络引入聚丙烯酰胺（PAM）增强力学性能，同时通过铁离子（Fe3+）的配位作用实现双重功能：一方面Fe3+与壳聚糖的氨基形成物理交联，显著提升水凝胶的拉伸模量（达27.33kPa）；另一方面铁离子复合物赋予材料独特的抗菌性能，实验显示其杀菌率达99%。

在止血性能方面，该水凝胶展现出革命性突破。通过优化Fe3+与壳聚糖的配位比例，成功实现41.1秒内快速止血，较传统敷料效率提升3-5倍。这种快速凝血机制源于金属离子激活血小板聚集和促进纤维蛋白原转化，同时水凝胶的三维多孔结构为凝血因子提供了有效富集界面。

创伤修复效能的提升得益于多物理场的协同作用。导电网络模拟生物电场环境（电导率0.253S/m），促进成纤维细胞迁移和胶原合成。动物实验数据显示，14天愈合率较对照组提升2.02倍，创面收缩速度加快约40%。这种加速效应主要源于水凝胶微环境对TGF-β等生长因子的缓释调控，以及动态交联网络对细胞外基质的仿生重建。

智能监测系统的集成标志着创伤治疗进入物联网时代。水凝胶内嵌的导电网络不仅实现创面微电流监测，更可无线传输ECG信号（采样频率达100Hz）。这种无线生物传感技术突破传统电极的固定限制，允许患者自由活动同时持续监测心电指标。实验证明，其信号采集灵敏度较商业设备提升约15%，响应时间缩短至85.69ms，达到医疗级监测标准。

材料创新层面，团队开创了"三明治"复合策略：外层为壳聚糖基水凝胶网络提供生物粘附和动态重构能力，中间层聚丙烯酰胺网络增强抗张强度，内层Fe3+复合物实现抗菌与电导双功能。这种梯度结构设计使水凝胶在保持柔韧性的同时，抗压强度提升至传统敷料的3倍以上。

临床应用价值体现在三个维度：其一，作为可注射敷料，可精准填充不规则创面，解决传统敷料裁剪适配难题；其二，动态监测系统可实时追踪愈合进程中的生物电信号变化，为个性化治疗提供数据支撑；其三，抗菌-止血-促愈的协同效应使慢性难愈性创面（如糖尿病足溃疡）的修复周期缩短约30%。

该研究在材料科学领域实现重要突破：首次将铁离子配位化学引入生物水凝胶体系，既解决传统导电水凝胶易降解的缺陷，又赋予材料优异的抗菌性能。通过Schiff碱反应与金属配位作用的协同调控，成功构建了可自修复的双响应水凝胶网络。这种"机械强化+功能集成"的设计理念，为开发下一代智能医疗材料提供了新思路。

产业化前景方面，该水凝胶已通过ISO10993生物相容性认证，细胞毒性测试显示其L926细胞存活率超过98%。目前团队正在建立标准化制备流程，通过微流控技术实现参数精准控制。临床前研究显示，在深部组织缺损模型中，应用OHAFe3治疗组的血管新生密度较对照组增加2.3倍，炎症因子IL-6、TNF-α水平下降67%。

技术挑战与改进方向包括：如何优化金属离子的缓释机制以延长抗菌时效；开发温度/pH响应型导电网络以增强环境适应性；以及构建标准化生物传感接口以兼容现有医疗设备。研究团队已着手建立材料性能数据库，通过机器学习算法预测不同金属离子配位模式的生物相容性。

这项研究重新定义了创伤敷料的性能标准：在保证创面密闭性的前提下，实现快速止血（41.1秒）、持续抗菌（99%杀菌率）、动态监测（ECG精度达医疗级）和智能修复（愈合速度提升2倍）的四大核心功能。其突破性在于首次将生物电模拟、金属离子配位和动态化学键结合，形成多功能协同体系。这种创新模式可拓展至烧伤修复、压疮治疗和慢性创面管理等多个临床场景。

未来发展方向包括：开发可编程导电网络以适配不同疾病需求；建立多模态传感平台集成ECG、EMG和局部温度监测；以及优化生物降解动力学参数以实现创面自然修复。该研究为智能创伤敷料的发展提供了重要技术路线，其多学科交叉创新模式值得在医疗器械领域推广复制。