喷雾辅助层状组装藻酸盐/壳聚糖多孔水凝胶的创面修复增强机制研究

为解决传统伤口敷料在动态微环境调控和生物活性递送方面的局限性，山东研究人员通过喷雾辅助层式组装技术结合CO2原位发泡，开发了具有分级多孔结构的Alg/Cs复合水凝胶。该材料通过双重交联（离子/pH响应）实现可编程机械性能，显著提升止血效能（大鼠肝出血模型缩短40%凝血时间）并加速创面再上皮化（烧伤模型愈合周期缩短25%），为智能伤口敷料设计提供了新范式。

　　

在慢性伤口和严重创伤治疗领域，传统敷料如纱布难以满足动态伤口微环境调控需求。尽管以藻酸盐(Alginate, Alg)和壳聚糖(Chitosan, Cs)为代表的生物聚合物水凝胶因其仿生特性被广泛应用，但单一材料体系存在机械强度不足、孔隙结构不可控等问题。更关键的是，现有技术难以同步实现快速止血、促血管生成和细胞定向迁移——这些正是组织再生级联反应的核心环节。

针对这一挑战，中国石油大学（华东）的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，创新性地将喷雾辅助层状组装(Spray-assisted LbL)与CO₂原位发泡技术结合，构建了具有宏观孔隙的Alg/Cs分层水凝胶系统。该材料通过酸碱中和反应产生的CO₂气泡作为致孔剂，同时利用Ca²⁺离子交联Alg和pH触发的Cs凝胶化实现双重固化，最终获得孔隙率达78%的立体网络结构。动物实验证实，这种多孔层状架构能使全血凝固时间缩短至传统敷料的1/3，并在大鼠深度烧伤模型中促进胶原沉积和毛囊再生。

关键技术方法
研究采用交替喷涂含NaHCO₃的Alg溶液与含HCl/CaCl₂的Cs溶液，通过酸碱反应同步实现CO₂发泡和聚合物交联。利用流变仪量化储能模量(G')，扫描电镜(SEM)表征孔隙拓扑结构，并通过CCK-8法评估细胞相容性。体内实验采用新西兰兔全血模型和大鼠肝贯穿伤模型验证止血性能，烧伤模型通过组织学分析再上皮化程度。

研究结果

材料物化特性
SEM显示bAC组（双交联多孔样品）具有200-500μm贯通孔道，流体吸收量达自身重量15倍。流变测试表明其储能模量(35kPa)显著高于单交联组(pAC)，归因于Ca²⁺与-COO^-的配位键增强网络稳定性。

生物相容性
CCK-8检测显示L929细胞在提取液中存活率>95%，Calcein-AM/PI双染证实材料无细胞毒性。植入部位仅见短暂中性粒细胞浸润，14天后无纤维包裹形成。

止血性能
体外凝血指数(BCI)测定显示bAC组5分钟内形成稳定血凝块，优于商业明胶海绵(p<0.01)。大鼠肝损伤模型中，bAC组失血量(0.3g)较对照组减少67%，与Cs的正电荷促进血小板聚集相关。

创面修复
烧伤模型显示bAC组21天完全上皮化，对照组仍存裸露创面。Masson染色显示实验组胶原排列更规则，CD31免疫组化提示血管密度增加2.1倍，证实多孔结构有利于细胞迁移和营养输送。

结论与意义
该研究通过巧妙的化学反应设计，将材料合成与孔隙构建整合为一步工艺。CO₂发泡产生的分级孔隙不仅提升流体管理能力，还为细胞增殖提供了三维支架。双重交联策略解决了单一交联水凝胶的力学缺陷，而喷雾技术实现了传统敷料的表面功能化升级。Xiaoqiang Wang和Fang Huang团队的工作为开发兼具快速止血与长效促再生功能的智能敷料提供了新思路，其技术路线可扩展至其他多糖体系，在战伤急救和糖尿病足溃疡治疗中具有转化潜力。