基于血液成分的活性水凝胶：光热调控氧释放与多功能协同促进伤口愈合

针对现有水凝胶敷料功能单一的问题，南京大学医学院附属鼓楼医院团队开发了一种负载红细胞(RBCs)、血小板(PLTs)和黑磷量子点(BP QDs)的活性水凝胶。该材料通过3D褶皱表面结构提升细胞负载效率，利用BP QDs的光热效应实现近红外(NIR)触发氧释放，结合PLTs的止血功能和多粘菌素的抗菌特性，在动物实验中显著加速伤口愈合，为多功能伤口敷料研发提供新思路。

　　

皮肤创伤是临床常见问题，传统治疗手段往往难以同时满足止血、抗感染和组织再生的多重需求。现有水凝胶敷料虽具有良好生物相容性，但功能单一性严重制约其疗效。血液中的血小板(PLTs)和红细胞(RBCs)在天然愈合过程中扮演关键角色——PLTs介导初级止血并促进血管新生，RBCs则持续供氧维持细胞代谢。受此启发，南京大学医学院附属鼓楼医院联合南京医科大学附属儿童医院的研究团队在《Materials Today Bio》发表创新成果，开发出集止血、供氧、抗菌于一体的多功能活性水凝胶。

研究采用光刻技术构建具有3D褶皱表面的明胶甲基丙烯酰(GelMA)水凝胶，负载经氧预处理的RBCs和PLTs，并整合黑磷量子点(BP QDs)实现光热响应。关键技术包括：光刻法制备微结构水凝胶、NIR触发氧释放测试、肝出血模型评估止血效果、CCK-8法检测细胞活性、以及小鼠全层皮肤缺损模型验证治疗效果。动物实验获得南京大学动物伦理委员会批准(编号2022AE01016)，血液成分来自南京血液中心健康供体。

3.1 活性水凝胶的合成与表征
通过光聚合反应制备的GelMA水凝胶呈现精确的30μm宽微沟槽结构，SEM显示其三维褶皱表面能有效负载细胞。Calcein AM染色证实RBCs和PLTs在负载后保持>90%活性，CCK-8检测显示细胞在7天内维持良好代谢活性。BP QDs浓度为0.075 mg/mL时，水凝胶在NIR照射下可稳定升温至38℃，5次循环测试证实光热响应可靠性。

3.2 光热控氧与止血效能
溶解氧测试显示，NIR照射组在24小时内氧分压显著高于对照组(p<0.01)，证实温度升高通过氧解离曲线右移促进氧释放。肝出血模型中，活性水凝胶组止血时间(45±3秒)较GelMA组缩短60%，失血量减少82%(p<0.001)。凝血实验显示PLTs使APTT和PT分别降低34%和28%，证实其保留天然凝血功能。

3.3 抗菌性能与生物相容性
多粘菌素(100 IU/mL)使水凝胶对大肠杆菌(E. coli)的杀菌率达92%，且对NIH/3T3细胞毒性<10%。RhB释放实验显示药物在2小时内快速释放50%，后续持续释放24小时。溶血率<1%证实血液相容性，器官H&E切片未发现毒性损伤。

3.4 伤口愈合效果评估
在感染性创面模型中，NIR处理组第7天愈合率达98%，显著高于对照组(62%)。组织学分析显示：①CD31⁺血管密度增加2.3倍；②Masson染色显示胶原排列更有序；③IL-6和TNF-α表达降低50%，证实炎症缓解。

该研究创新性地模拟天然愈合机制，通过三大协同策略突破现有局限：三维微结构提升细胞负载、光热控氧解决缺氧微环境、PLTs维持止血功能。特别值得注意的是，BP QDs的引入实现了按需供氧，而多粘菌素的缓释特性避免了频繁换药。研究为开发下一代智能伤口敷料提供重要范式，其模块化设计思路可扩展至其他组织工程领域。未来研究可进一步探索自体血液成分的个体化应用，以及长期安全性评估。