常压制备壳聚糖碳酸酯液体敷料：自发性转化为纯壳聚糖防水膜并促进伤口修复

【编辑推荐】针对传统液体敷料生物相容性差、无法自发形成防水膜且缺乏主动修复功能的难题，研究人员通过铵盐介导的分子工程策略，首次实现常压下纯化壳聚糖碳酸酯（CS-CO2）液体敷料的制备。该材料干燥后自发形成防水膜（水接触角99.4°），并在全层皮肤缺损模型中展现卓越修复能力（10天内实现毛囊再生），突破了壳聚糖数十年来的加工瓶颈，为功能性液体敷料和生物医学应用提供了新范式。

　　

伤口护理领域长期面临两大技术瓶颈：传统液体敷料虽具有优异的贴合性和原位成膜特性，却因严格的生物相容性要求和干燥后难以形成防水膜而应用受限，更难以整合主动修复功能。壳聚糖（Chitosan）作为天然生物聚合物，虽具备抗菌、止血和组织再生等已被证实的伤口愈合特性，但其传统醋酸溶解法会引入细胞毒性残留、阻碍防水膜形成，且需碱性中和步骤可能损伤组织。这一材料科学悖论导致壳聚糖在液体敷料中的应用停滞数十年。

针对这一挑战，遵义医科大学的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表突破性研究，通过碳酸化学与分子工程创新，开发出全球首个常压制备的纯化壳聚糖碳酸酯（CS-CO₂）液体敷料。该技术利用碳酸氢铵（NH₄HCO₃）介导的醋酸根置换策略，实现三大里程碑式突破：常压下稳定溶液的制备、干燥后自发转化为纯壳聚糖防水膜（水接触角达99.4°），以及完整保留壳聚糖固有生物活性。

研究采用¹H NMR测定壳聚糖脱乙酰度（92.3%），通过动态流变学和红外光谱（FTIR）分析溶液特性，结合体外细胞毒性实验（L929成纤维细胞）和抗菌实验（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌）验证生物安全性。全层皮肤缺损动物模型通过组织学分析（H&E染色、Masson染色）评估修复效果，并与商业标杆产品3M Cavilon进行对比。

Chitosan carbonate (CS-CO₂)溶液制备与自发性防水膜转化
研究发现，向壳聚糖醋酸（CS-HOAc）溶液中加入NH₄HCO₃后，HCO₃^-优先与NH₄⁺结合形成碳酸铵中间体，进而与壳聚糖氨基生成可逆的氨基甲酸酯键，最终释放CO₂形成纯净CS-CO₂溶液。该过程在常压下即可完成，干燥时碳酸组分自发分解，形成无溶剂残留的纯壳聚糖膜，其水接触角（99.4°）显著高于传统醋酸法产物（约70°）。

CS-CO₂液体敷料制备的突破
相比高压CO₂系统或混合溶剂法，该技术首次实现常压制备纯净CS-CO₂溶液。流变学数据显示其具有适合喷涂的剪切稀化特性（粘度从10³ Pa·s降至10^-1 Pa·s），FTIR证实溶液中仅存在壳聚糖特征峰（1590 cm^-1处氨基振动带），无醋酸或碳酸残留信号。

伤口修复性能评估
在全层皮肤缺损模型中，CS-CO₂组第10天即出现毛囊再生结构，而3M Cavilon组仅见表皮覆盖。定量分析显示其伤口收缩率（78.3±5.2%）显著优于对照组（52.1±4.8%），胶原沉积密度提高1.8倍，血管新生指标CD31阳性面积增加2.3倍。

该研究不仅解决了壳聚糖加工领域长达数十年的技术瓶颈，更开创了功能性液体敷料的新范式。其自发性纯膜转化机制为药物递送（Drug Delivery）和组织工程（Tissue Engineering）提供了全新材料平台。研究团队特别指出，该技术的普适性可能拓展至其他氨基聚合物（如胶原、明胶）的加工领域，为生物医学材料开发带来革命性影响。