《International Journal of Biological Macromolecules》：A high-performance, self-adaptive sprayable hydrogel dressing based on zinc alginate, quaternized chitosan, and gallic acid for wound healing applications
编辑推荐：
•通过双喷嘴交叉喷涂技术快速原位制备出具有适应性的水凝胶。•一种兼具抗菌、抗氧化及促进愈合功能的复合敷料。•各组分之间的协同作用可优化伤口修复的微环境。引言皮肤作为抵御外界物理、化学和生物因素侵害的主要生理屏障，对于维持机体稳态至关重要[1]、[2]、[3]。然而，由创伤、烧伤或
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通过双喷嘴交叉喷涂技术快速原位制备出具有适应性的水凝胶。
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一种兼具抗菌、抗氧化及促进愈合功能的复合敷料。
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各组分之间的协同作用可优化伤口修复的微环境。
引言
皮肤作为抵御外界物理、化学和生物因素侵害的主要生理屏障，对于维持机体稳态至关重要[1]、[2]、[3]。然而，由创伤、烧伤或手术造成的皮肤缺损——尤其是那些形状不规则且面积较大的复杂伤口——的愈合过程面临诸多挑战[4]、[5]、[6]。这类开放性伤口不仅会破坏原有的物理屏障，还会形成有利于细菌定植和繁殖的微环境，进而引发感染[7]、[8]、[9]、[10]。同时，还会出现活性氧积累的情况，导致伤口愈合延迟甚至组织坏死[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。因此，理想的伤口敷料不仅要能够提供物理覆盖，还要具备通过有效抑制感染和氧化应激来调节伤口微环境的能力。
由于高含水量、出色的生物相容性以及能够为伤口提供湿润的愈合环境，水凝胶敷料已成为伤口修复领域的研究热点[16]、[17]、[18]。其中，海藻酸是一种从海洋中提取的天然多糖，因其成本低、无毒且可通过离子交联轻松形成凝胶，而被广泛用于敷料的制备中[19]、[20]、[21]。不过，纯海藻酸水凝胶存在两个固有缺陷，极大地限制了其临床应用：其一，它本身不具备抗菌活性，无法有效抑制伤口处的细菌生长；其二，交联后形成的凝胶结构机械强度较低，容易破裂[20]。为克服这些缺陷，研究人员通常采用复合策略，将功能性成分引入海藻酸基质中[22]、[23]、[24]。壳聚糖的衍生物——季铵化壳聚糖不仅解决了其母体聚合物在水溶液中溶解性差的问题，还具备强大的广谱抗菌活性[25]、[26]、[27]、[28]。其分子链上的带正电荷的季铵基团可以通过静电吸附和膜渗透等方式破坏细菌细胞结构[29]、[30]、[31]。因此，将季铵化壳聚糖与海藻酸结合，可以为构建兼具生物相容性和抗菌功能的敷料系统提供有效途径[32]。
除了细菌感染之外，持续的氧化应激也是影响伤口愈合的另一个重要因素[33]、[34]、[35]。伤口微环境中活性氧的过度积累会攻击细胞膜、蛋白质和核酸，引发细胞凋亡，严重阻碍组织再生过程[36]、[37]、[38]、[39]。没食子酸是一种常见于传统中药中的天然多酚，由于其结构中含有多个酚羟基，因此是一种高效的自由基清除剂[40]、[41]、[42]。通过有效中和各种活性氧，将没食子酸纳入敷料系统，可以减轻氧化应激，从而为细胞生长和组织修复创造有利的微环境[43]、[44]、[45]。不过，即便具备了这些多种功能，传统预制型敷料仍存在一个关键缺陷：它们无法完美贴合形状复杂的三维伤口，比如深度较大或呈隧道状的损伤[46]、[47]、[48]。这种不匹配会导致敷料与组织之间形成“死腔”，不仅降低敷料的效果，还可能促进细菌滋生。
为解决这些问题，可原位喷涂的敷料提供了一种有效的替代方案。基于上述考虑，本研究创新性地采用了“双喷嘴交叉喷涂”技术，设计并制备了一种多功能、适应性强的水凝胶敷料。该系统由两部分组成：(A)含有海藻酸、季铵化壳聚糖和没食子酸的复合溶液；(B)氯化锌交联溶液。这两种溶液在空气中接触后，会通过离子交联、静电相互作用以及席夫碱反应迅速形成水凝胶。这种敷料具备出色的伤口贴合性、广谱抗菌活性以及强效的活性氧清除能力，旨在协同促进伤口愈合。在本研究中，我们对这种敷料的制备过程、性能特征及生物学功能进行了系统研究，并通过小鼠全层皮肤缺损模型验证了其在体内的修复效果，为复杂伤口的临床治疗提供了一种高效便捷的新方法。
章节要点
材料
海藻酸（AR 99.8%，分子量＝610–630 kDa，粘度＝200 ± 20 mPa·s，M/G比约为1.61 ± 0.02，按产品说明获取）、壳聚糖（分子量＝600–800 kDa，脱乙酰度≥95%，按产品说明获取）以及没食子酸均购自中国上海的Aladdin Reagent Co., Ltd。氯化锌（纯度≥98%，试剂级）、三甲基氯化甘氨酯（纯度≥98%，试剂级）、丙酮、醋酸以及硝酸银。
海藻酸-氯化锌/季铵化壳聚糖/没食子酸可喷涂水凝胶的制备
为满足复杂临床伤口对优异伤口贴合性和多重生物活性的需求，我们设计并开发了一种基于多种组分协同作用的可原位形成的喷涂型水凝胶。这种水凝胶的设计理念在于，通过简单的快速喷涂技术，将具有不同生物功能的组分（海藻酸、季铵化壳聚糖和没食子酸）直接整合到伤口部位，形成一种多功能系统。
结论
在本研究中，我们采用了可原位喷涂的策略，以海藻酸、季铵化壳聚糖和没食子酸为原料，制备出一种复合水凝胶敷料。这种新型敷料不仅具备出色的抗菌性能，还拥有强大的活性氧清除能力。该喷涂型水凝胶能够在伤口表面迅速凝胶化，且贴合性极佳，既能有效隔离伤口与外界刺激，又能为伤口修复提供必要的湿润微环境。此外，席夫碱反应也起到了重要作用。
作者贡献声明
单金宇：实验研究、资金申请。王新如：实验研究。张杰：实验研究。党云志：实验研究。马建华：文章撰写与修改、实验研究。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关联关系。
致谢
本研究得到了以下机构的支持：中国国家自然科学基金 [编号：82203521]、陕西省自然科学基金 [编号：2025JC-YBMS-404]、陕西省重点研发计划 [编号：2022QCY-LL-61、2023KXJ-207]、西安科技成果转化项目 [编号：24XTHG0004]、中央高校基本科研业务费 [编号：xzy012025137]、陕西省重点研发计划社会发展领域项目 [编号：]。
单金宇|王新如|张杰|党云志|马建华
