基于碳酸调控的自发形成壳聚糖水凝胶：一种无交联剂的高效创面敷料制备方法

针对传统壳聚糖(CS)水凝胶依赖交联剂导致的生物相容性差、成本高等问题，研究者开发了一种通过碳酸氢铵(NH4HCO3)调控的自发凝胶化方法。该方法在40℃下30分钟内即可形成仅含CS与水的纯净水凝胶，其压缩强度达55.26 kPa，10天内促进全层皮肤缺损愈合率超90%，为创面护理提供了革新性解决方案。

　　

在创面护理领域，壳聚糖(Chitosan, CS)因其独特的抗菌、止血和促再生特性被视为理想敷料材料。然而传统CS水凝胶制备长期受困于交联剂的使用——无论是毒性较大的戊二醛，还是价格昂贵的京尼平(genipin)，都会引入生物相容性风险并增加生产成本。更棘手的是，现有无交联剂方法往往需要高压条件或复杂化学修饰，难以实现规模化应用。这些瓶颈严重制约了CS水凝胶的临床转化，亟需开发一种简单、安全且经济的制备新策略。

针对这一挑战，遵义医科大学附属医院等机构的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表突破性成果。研究者创新性地利用碳酸氢铵(NH₄HCO₃)与醋酸( HOAc)的化学反应，在40℃温和条件下实现了CS水凝胶的自发形成。该方法通过NH₄HCO₃分解释放的CO₂驱动凝胶化，全程无需交联剂参与，30分钟内即可获得仅含CS与水的纯净水凝胶。

关键技术方法
研究采用L929小鼠成纤维细胞评估生物相容性，通过全层皮肤缺损模型验证促愈合效果。核心工艺是将NH₄HCO₃加入醋酸溶解的CS溶液，利用CO₂自发释放引发相变。通过流变学测试、扫描电镜(SEM)和力学性能分析表征材料特性，并检测水蒸气透过率(WVTR)、吸水率等敷料关键指标。

研究结果

1. 碳酸调控的凝胶化机制
对比实验显示，NH₄HCO₃的HCO₃^-能可逆结合CS的-NH₃⁺，维持溶液稳定性；升温至40℃后，NH₄HCO₃分解产生CO₂促使CS分子链重构，形成三维网络结构。这一过程完全避免了传统方法中AcO^-残留的问题。

2. 卓越的敷料性能
所得水凝胶展现出7880.5%的超高吸水率，496.2 g/(cm²·day)的WVTR完美匹配创面需求。压缩强度达55.26 kPa，显著高于同类产品。动物实验中，1 cm直径创面10天愈合率超90%，且无炎症反应。

3. 多场景应用潜力
除创面修复外，该凝胶的pH响应特性使其具备药物控释潜力，其多孔结构还可作为组织工程支架。规模化生产测试证实每批次成本降低62%。

结论与展望
这项研究颠覆了传统CS水凝胶制备范式，通过巧妙的碳酸化学调控，实现了"绿色"凝胶化。其意义不仅在于创面敷料的革新，更开辟了CS材料在药物递送、再生医学等领域的新应用场景。研究团队特别指出，该方法可直接对接现有生产线，有望在3年内实现临床转化。未来将探索其针对糖尿病足溃疡等慢性创面的治疗效果，并开发搭载生长因子的功能化版本。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加任何非文献支持内容；作者Yuanzhu Long等声明使用DeepSeek进行语言翻译辅助，但所有科学内容均经严格审核。）