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这篇综述聚焦生物材料支架基因递送修复复杂伤口领域。详细阐述了伤口愈合过程、慢性伤口病理，对比各类生物材料特性，探讨基因疗法应用。还介绍基因激活支架的研究进展及临床转化挑战，为该领域研究提供全面参考，助力攻克复杂伤口治疗难题。
复杂伤口治疗现状与挑战
复杂伤口在医疗保健领域是一大难题，全球有相当比例的人受其困扰，如 65 岁以上人群中约 3% 会出现此类伤口，且在有潜在疾病（如糖尿病）时发病率更高。在欧洲，约 200 万人受慢性病因伤口影响，每年相关护理和管理成本高昂，仅爱尔兰每年伤口护理费用就达约 6.3 亿欧元。
目前，复杂伤口的治疗旨在实现伤口闭合、恢复皮肤屏障功能、减少疤痕形成和预防复发，通常需要多学科协作。然而，现有的标准治疗方法，如伤口清创、优化血糖控制、减压、抗生素治疗和维持湿润伤口环境等，效果并不理想。约 15% 的伤口在 1 年后仍未愈合，其中 61% 会感染，约 20% 最终导致截肢。因此，急需新的治疗方法来解决这些问题。
伤口愈合过程与慢性伤口形成机制
伤口愈合是一个精确且有序的过程，包括止血、炎症、增殖 / 生长和重塑四个重叠阶段。
止血阶段在受伤后立即发生，血小板聚集，引发临时血管收缩和凝血级联反应，形成血栓，阻止出血并为细胞浸润提供临时基质，同时血小板释放促炎细胞因子。
炎症阶段，中性粒细胞率先到达伤口，随后单核细胞募集和巨噬细胞激活。巨噬细胞分为促炎的 M1 型和抗炎的 M2 型，炎症逐渐消退时，巨噬细胞从 M1 型转变为 M2 型。
增殖 / 生长阶段，上皮化、血管生成、肉芽组织形成和胶原蛋白沉积开始启动。角质形成细胞迁移和增殖，成纤维细胞合成新的细胞外基质（ECM），血管内皮细胞在促血管生成生长因子作用下形成新血管。
重塑阶段，新血管逐渐退化，ECM 重构，肉芽组织被胶原蛋白 I（Col I）取代，肌成纤维细胞辅助伤口收缩并参与 ECM 重塑，最后凋亡，避免过度胶原蛋白合成和收缩导致疤痕形成。
慢性伤口的形成是由于正常愈合过程的中断和停滞，常见于糖尿病伤口。高血糖影响巨噬细胞极化，导致 M1 型巨噬细胞增多，M2 型巨噬细胞减少，影响血管生成。同时，高血糖还会影响缺氧反应通路，导致内皮细胞功能障碍和凋亡，伤口感染也会加重炎症，增加截肢风险。
生物材料在复杂伤口治疗中的应用
生物材料在复杂伤口治疗中具有重要作用，其需具备生物相容性、可降解性、多孔性、吸收伤口渗出液、维持湿润环境和预防感染等特性。常见的生物材料形式有多孔支架、纤维垫和水凝胶等，可通过冻干、静电纺丝、水凝胶凝胶化和 3D 打印等技术制备。
生物材料按来源可分为天然材料和合成材料。天然材料如来源于细胞外基质（ECM）的材料，能提供类似组织的微环境，引发良好的免疫反应，但存在批次间差异大等问题。常见的天然材料包括胶原蛋白、透明质酸（HyA）、纤维蛋白、壳聚糖和海藻酸盐等。胶原蛋白生物相容性和可降解性良好，常与其他生物分子结合用于伤口修复；透明质酸在细胞迁移、增殖等过程中起关键作用，其基于的生物材料常与其他材料结合以增强性能；纤维蛋白能提供机械支持，促进细胞浸润，但使用血小板裂解物存在安全隐患；壳聚糖具有抗菌和加速凝血的特性；海藻酸盐生物相容性好，但在人体内不可降解，常与其他材料结合改善性能。
合成材料易于制造、加工和修饰，能精确调节性能，但可能存在细胞毒性和炎症反应等问题。常见的合成材料有聚己内酯（PCL）和聚乙二醇（PEG）等。PCL 机械性能良好，但需共聚以改善其疏水性和降解性；PEG 亲水性、生物相容性好，常需功能化或与其他聚合物结合以赋予生物活性。
基因治疗在伤口愈合中的应用
基因治疗为复杂伤口治疗带来了新希望，可通过局部、短期调节基因表达来促进伤口愈合。然而，基因治疗面临核酸细胞摄取率低、易降解等挑战，需要借助载体来提高效率。病毒载体基因递送效率高，但存在诱变、毒性和载量有限等风险；非病毒载体风险较低，但效率有待提高。近年来，非病毒载体技术取得进展，如聚合物、无机和脂质基纳米颗粒等。此外，外泌体和四面体 DNA 框架（tFNA）等新型递送方法也在探索中。
基因治疗可通过上调促再生基因或下调抗再生基因来促进伤口愈合。上调促再生基因可通过质粒 DNA（pDNA）或信使 RNA（mRNA）实现。pDNA 需核转位激活转录机制，如 pVEGF 可加速糖尿病小鼠伤口愈合，但长期基因调节存在潜在风险；mRNA 在细胞质中激活翻译机制，如修饰后的 mRNA 编码 VEGF 可增强血管生成和伤口愈合。下调抗再生基因可通过 RNA 干扰（RNAi）实现，包括小干扰 RNA（siRNA）和微小 RNA（miRNA）。siRNA 可特异性沉默基因，如 siTNF-α 可促进伤口愈合，但存在稳定性和毒性问题；miRNA 可调节多个基因，如 miRNA-146a 可促进 M2 巨噬细胞极化，加速伤口愈合，但可能存在脱靶效应。
基因激活支架修复复杂伤口的研究进展
基因激活支架将工程支架与基因治疗相结合，旨在通过精确控制治疗性核酸的局部释放，调节基因表达，解决复杂伤口的生化需求。
通过基因激活支架上调再生靶点的研究取得了一定进展。例如，加载 pVEGF 的支架可促进血管生成和伤口愈合，但可能导致纤维化；pPARP1 可调节炎症，促进伤口愈合；多种基因联合递送的支架，如同时递送 pSDF1-α 和 pβ-Klotho 的支架，可增强血管生成和上皮化。
利用 RNAi 激活支架下调退行性基因也有成效。如释放 siMMP-9 的支架可促进伤口愈合，但长期血管化存在问题；沉默 PHD2 的支架可促进伤口愈合；miRNA 递送支架，如 miRNA-223、miRNA-146a 等，可调节炎症和促进血管生成。
基因激活支架的临床转化
尽管组织工程和再生医学在生物材料和基因治疗方面取得了进展，但临床应用仍有限。生物材料用于组织修复通常被归类为 III 类医疗器械，需严格评估和审批，过程漫长且成本高昂。目前批准的伤口愈合生物材料有多种，但基因治疗药物较少，Vyjuvek 是唯一获批用于治疗营养不良性大疱性表皮松解症（DEB）的基因疗法。当前临床研究中，伤口愈合相关的临床试验较少，基因治疗相关的更少，主要集中在肿瘤学和免疫相关疾病领域。
未来展望与结论
基因治疗和生物材料领域发展迅速，基因激活支架展现出治疗复杂伤口的潜力。未来，可通过先进制造技术（如 3D 打印）制备更复杂的支架；采用多基因靶向不同伤口愈合阶段并实现顺序释放；引入时空释放动力学，根据伤口愈合阶段精确释放治疗分子；添加抗菌成分，应对抗生素耐药性问题；关注神经功能，促进神经再生；利用 mRNA 技术和 CRISPR-Cas9 基因编辑技术的进展，推动基因治疗发展。同时，需要解决临床前评估标准化、体内模型挑战等问题，以实现基因激活支架的临床转化，为复杂伤口治疗带来更有效的方案。
