《Biomaterials》：Programming Hemostasis and Healing via Charge-Density Modulation in a Thermo-Responsive Hydrogel
编辑推荐：
•ε-聚赖氨酸的电荷密度调控实现了纤维蛋白原的选择性吸附。•F127水凝胶中的EPL-C2构建了纤维蛋白原选择性止血界面。•负载胰岛素的FN-C2-I在维持止血功能的同时加速伤口愈合。引言出血失控和愈合障碍仍然是创伤和外科护理中主要且相互关联的挑战，理想的伤口敷料必须同时积极
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ε-聚赖氨酸的电荷密度调控实现了纤维蛋白原的选择性吸附。
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F127水凝胶中的EPL-C2构建了纤维蛋白原选择性止血界面。
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负载胰岛素的FN-C2-I在维持止血功能的同时加速伤口愈合。
引言
出血失控和愈合障碍仍然是创伤和外科护理中主要且相互关联的挑战，理想的伤口敷料必须同时积极促进止血和愈合 [1], [2], [3]。传统止血材料（例如纱布、海绵、膜和粘合剂/胶）主要依赖物理封堵，而非主动与血液成分相互作用以加速凝血，且愈合促进功能不足 [1], [4]。与此同时，传统的伤口愈合策略（如免疫调节和生长因子补充）往往缺乏有效控制出血的能力 [5], [6], [7]。尽管以往的研究曾尝试将这两种功能结合起来 [8], [9]，但仍存在一个关键局限：这些止血和伤口愈合机制通常是并行运作而缺乏协同作用，最终损害了整合平台的表现。因此，亟需一种合理的设计策略，以构建一种有效的止血界面，从而能够以协同方式与生物活性愈合因子有效整合。
生物材料与血液之间的相互作用——以及与其他组织和器官之间的相互作用——主要受材料界面处血浆蛋白的快速初始吸附所影响 [10], [11], [12]。因此，编程生物界面以优先吸附促凝蛋白（并促进后续促凝细胞黏附），同时最大限度地减少非特异性蛋白吸附（例如白蛋白等非止血蛋白的吸附），为开发能够主动加速凝血的功能性止血材料提供了一种可行的策略。已知蛋白的表面吸附受材料基本物理化学性质的强烈影响，包括电荷、疏水性/亲水性和表面图案化 [13], [14], [15]。其中，表面电荷是一个关键调节因素，但在血浆蛋白吸附和后续凝血过程中却起着矛盾的作用 [12], [16], [17], [18], [19], [20], [21]。阳离子表面通常以促进血浆蛋白和血细胞非选择性黏附的方式发挥作用，但可能也会干扰精密的蛋白介导的凝血级联反应 [12], [17], [18], [19], [20], [21]。相反，阴离子表面往往与凝血级联反应相容，但它们抵抗大多数血浆蛋白和血细胞的吸附，从而限制了其在促进止血方面的有效性 [22]。这一矛盾促使了电荷设计概念的转变：将止血材料的电荷密度从简单的阳离子/阴离子二元论进行精细调控，可能是一种直接而有效的策略，以实现特定血浆蛋白的优先吸附和卓越的止血效果。
在此，我们提出并验证了聚合物材料的电荷密度调控作为一种稳健的设计策略，用于构建具有协同整合止血和伤口愈合功能的多功能平台。我们假设，材料表面阳离子电荷密度的最佳范围可以被利用，以实现对促凝蛋白的优先相互作用，而非全血浆蛋白的非特异性吸附，从而创建一种定制的止血生物界面以加速凝血。为此，我们通过可控羧基化制备了ε-聚赖氨酸（EPL）——一种天然、生物相容的阳离子多肽 [23]——的电荷调控衍生物，产生了一系列具有可调电荷密度的EPL-C聚合物。经优化的衍生物EPL-C2的中间电荷密度被证明对优先/选择性吸附纤维蛋白原（Fgn）——一种关键的促凝蛋白 [24]——超过大量血浆蛋白竞争物至关重要。将EPL-C2掺入热响应性Pluronic F127水凝胶 [25], [26] 后，所得的FN-C平台被用于将电荷密度调控策略转化为有效的止血水凝胶。进一步将胰岛素——一种在促进细胞迁移和免疫调节方面具有确立作用 [27], [28] 的蛋白药物——整合到FN-C平台中，以提供协同的伤口愈合功能；所得的FN-C2-I配方在维持优化的止血性能的同时，实现了胰岛素的持续释放以加速愈合。由电荷调控界面和胰岛素递送驱动的FN-C2-I整合效果，在动脉出血、皮肤缺损和肠道伤口三种体内模型中得到了验证。
章节摘要
材料
ε-聚赖氨酸购自郑州毕安福生物（中国）。琥珀酸酐购自阿科玛（中国）。F127、纤维蛋白原、白蛋白和球蛋白购自Sigma-Aldrich（美国）。猪胰岛素注射液购自安徽万邦医药科技有限公司（中国）。医用纱布和其他生化试剂的信息见补充材料。
羧基化ε-聚赖氨酸（EPL-C）的制备
ε-聚赖氨酸（数均分子量为5.4 × 103，聚合物分散度指数为1.05，
EPL-C的制备与表征
如图1所示，EPL的部分氨基通过与琥珀酸酐的酰胺化反应转化为羧基，通过改变进料比得到了三种具有不同取代度（DS）的EPL-C聚合物。1H NMR波谱确认了原始EPL和EPL-C变体的结构（图2a和图S1a、S1b）。在EPL中，峰1和峰2分别对应于氨基相邻的次甲基和亚甲基质子。对于EPL-C，
讨论
本工作提出了电荷密度调控作为一种稳健且合理的设计策略，用于构建生物界面，以依次解决出血失控和愈合障碍这两个关键且相互关联的挑战。通过超越表面电荷的二元论视角（阳离子与阴离子），我们证明了对聚合物主链（本研究中使用的ε-聚赖氨酸）上阳离子密度的精细调控能够编程血浆蛋白的吸附——具体来说，实现优先/选择性
结论
总之，我们证明了EPL电荷密度的合理控制可以编程热响应性FN-C2水凝胶，依次且协同地管理关键的早期止血阶段和后期的伤口修复阶段。本文阐述的设计策略具有广泛适用性：精确调控材料的界面性质以实现主要的优化功能，为二级治疗手段的一致整合创建稳定的基础。这
CRediT作者贡献声明
连瑞： 撰写–审阅与编辑，监督，资金获取，概念设计。赵烨： 方法学，实验研究。张国超： 方法学，实验研究，数据整理。付昊： 可视化，方法学，实验研究，数据整理。杨佩朗： 撰写–初稿，可视化，方法学，实验研究，数据整理。牛孟鑫： 撰写–初稿，可视化，方法学，实验研究，数据整理。徐福建： 撰写–审阅与编辑，监督，
利益冲突
北京化工大学已就本文讨论的基于EPL-C2的止血材料申请专利，徐福建、胡阳和付昊被列为发明人。其他作者声明无竞争性利益。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可从通讯作者处合理索取。
利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在的利益冲突：徐福建、胡阳和付昊正在北京化工大学申请专利。如果还有其他作者，他们声明没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本工作得到国家自然科学基金（批准号：22435001、52573152和52203370）、国家自然科学基金（52221006）、北京市" Nova"计划（202604841376）、中央高校基本科研业务费（PT2025-01）、北京市自然科学基金（L244038）和国家高水平医院临床科研基金（2025-NHLHCRF-YXHZ-ZD-02）的资助。
牛孟鑫 | 杨佩朗 | 付昊 | 张国超 | 连瑞 | 赵烨 | 李新月 | 许晨 | 刘燕 | 胡阳 | 徐福建
