《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Adaptive Design Strategies for Irregular Cutaneous Wound Repair: Bridging Morphological Fit and Functional Integration
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摘要复杂的皮肤伤口缺损，特别是位于关节等动态区域的不规则伤口，由于其复杂几何形状和机械活跃环境，给临床修复带来了重大挑战。传统的预制敷料或支架往往无法实现紧密贴合，导致死腔形成、细菌感染和愈合受损。针对这些局限性，最近涌现了一系列具有自适应特性的生物材料，其核心设计理念是使材
摘要
复杂的皮肤伤口缺损，特别是位于关节等动态区域的不规则伤口，由于其复杂几何形状和机械活跃环境，给临床修复带来了重大挑战。传统的预制敷料或支架往往无法实现紧密贴合，导致死腔形成、细菌感染和愈合受损。针对这些局限性，最近涌现了一系列具有自适应特性的生物材料，其核心设计理念是使材料能够主动或被动适应不规则伤口的动态微环境。本综述系统考察了不规则动态伤口修复材料的三项基本要求：用于复杂腔体填充的几何顺应性、动态应力下的机械顺应性，以及稳定的组织 - 材料界面整合。随后突出强调了在这些要求下材料设计的最新进展，包括利用可注射原位凝胶化实现精确形态匹配的形状自适应策略，纳入自愈合网络或韧性耗散机制以实现动态机械响应的设计，以及基于仿生粘附或动态共价化学的界面调节策略以实现坚固的组织锚定。此外，探讨了这些自适应平台与抗菌和促再生活性等治疗功能的协同整合，旨在构建将形态适应与治疗干预相结合的多功能修复系统。讨论了当前挑战和未来发展方向，为复杂皮肤伤口修复先进材料的理性设计提供参考方向。
引言
作为人体最大的器官，皮肤在维持生理稳态方面起着不可或缺的作用。它不仅作为抵御创伤、病原体和水分流失的物理屏障，还参与体温调节、感官知觉和免疫监视，以确保身体健康 [1], [2]。当皮肤因创伤、烧伤、手术或糖尿病等慢性疾病受损时，身体会启动复杂的伤口愈合级联反应，包括止血、炎症、增生和重塑阶段 [3], [4]。高效完成这些阶段对于恢复结构完整性和功能至关重要。然而，不规则皮肤伤口缺损，特别是位于关节等活动部位的伤口，往往具有复杂几何形状、深度陡峭变化和动态机械环境，这对临床修复带来了特殊挑战。
自 20 世纪 60 年代以来，传统伤口敷料，如纱布和棉垫，奠定了湿性愈合的基础。尽管它们能够保护伤口并吸收渗出液，但其治疗效果是被动的，缺乏感知生化波动、对感染进行动态响应或提供实时反馈的能力 [5], [6], [7]。此外，传统敷料对不规则伤口几何形状的顺应性较差，传统预制敷料或支架难以紧密贴合，这容易导致残留死腔、细菌生长和愈合不良。此外，还需要频繁更换，这很容易破坏脆弱的肉芽组织并影响患者舒适度。这突显了静态敷料模式的局限性 [8], [9]。针对不规则伤口的特殊要求，理想的修复材料不仅要填充复杂腔体，还要在动态应力下维持结构完整性，并与周围组织建立稳定界面，从而为新组织生长提供合适的三维微环境。
针对这一困境，具有自适应性能的生物材料应运而生，并显示出巨大的应用潜力。此类材料设计的核心理念是使它们能够主动感知伤口微环境中的病理信号，并相应地动态调整其结构或治疗功能，从而实现对不同愈合阶段的精确匹配。这种动态响应能力通常体现在对特定微环境信号的识别和反馈中，例如 pH 变化 [10]、异常酶活性 [11]、升高的活性氧 (ROS) 水平 [12] 或温度变化 [13]，据此材料可以实时调整其结构或治疗负载以适应变化的伤口状态 [9], [14], [15], [16], [17], [18]。从实施路径的角度来看，此类自适应功能通常依赖于特定的分子工程。例如，基于动态共价键 (如席夫碱、二硫键) 或超分子相互作用 (如主客体络合、氢键) 的材料设计，可以赋予修复系统可逆自愈合和机械适应性，允许紧密贴合不规则几何形状，抵抗关节运动引起的变形，并在机械破坏后自主恢复屏障完整性 [19], [20]。
目前，从材料形态适应到功能调控的推进是不规则皮肤伤口修复的前沿方向。尽管自适应伤口敷料开发取得了重大进展，但如何系统整合现有研究成果，并从应对不规则伤口特殊需求的角度指导下一代修复材料的理性设计，仍然是亟待梳理的话题。本综述旨在系统阐述不规则皮肤伤口修复的自适应材料设计策略。基于对不规则动态伤口核心要求的分析，本文重点关注形状适应、动态机械响应和界面整合方面的材料设计新进展，并进一步讨论如何将这些自适应平台与抗菌和促再生功能整合，以实现修复与治疗的整合。最后，前瞻性讨论了当前研究挑战和未来发展方向，以为复杂皮肤伤口修复材料的设计提供系统参考
章节片段
不规则皮肤伤口修复的临床挑战
由创伤、肿瘤切除或慢性溃疡引起的皮肤伤口缺损形状经常不规则，且位于关节等动态区域。这种复杂性要求修复材料具备超越传统敷料的自适应能力 (图 1)。
自适应材料设计策略
针对不规则动态伤口提出的修复材料三项核心要求——几何不规则性、机械动态性和界面不稳定性——研究人员最近开发了一系列具有自适应特性的生物材料系统。这些材料的设计理念已从简单的被动覆盖转变为主动响应和动态调控。通过分子层面的化学工程和结构层面的仿生设计，
功能自适应与整合
尽管形状、机械和界面适应使材料能够贴合不规则伤口，但仅靠物理贴合无法解决此类伤口的病理复杂性，这通常涉及感染、氧化应激和炎症失调 [32], [76], [77]。因此，有效的修复需要形态适应与主动病理干预的整合。在实践中，这种整合通过三种互补的耦合模式实现。
总结与展望
本综述考察了不规则皮肤伤口修复的自适应设计策略，追溯了从形态适应到功能整合的概念演变。不规则动态伤口对修复材料施加了三项基本需求，即用于腔体填充的几何顺应性、重复加载下的机械耐久性，以及稳定的界面整合。满足这些需求推动了形状自适应、机械自适应和
CRediT 作者贡献声明
Chang Liu: 监督，数据整理。 Weiyuan Lai: 监督，方法论。 Ningyi Yang: 可视化，调查。 Qiunuan Zheng: 验证，形式分析。 Min Wang: 写作 – 初稿，软件，数据整理。 Linqi Duan: 资源，方法论。 Liyun Chen: 方法论，调查。 Na Liu: 可视化，调查。 Jing Zhao: 监督，调查。 Shijie Tang: 项目管理，形式分析。 Wancong Zhang: 写作 – 审阅与编辑，项目管理，
利益冲突声明
作者声明，关于本文的发表没有利益冲突。
致谢
本工作由广东省中医药局项目(202611910)、中国高校产学研创新基金(2024hr015)、中央财政引导地方科技发展专项资金项目(STKJ2024066) 和省科技创新战略专项资金项目(STKJ2023004) 资助。
Min Wang|Qiunuan Zheng|Liyun Chen|Linqi Duan|Weiyuan Lai|Chang Liu|Ningyi Yang|Jing Zhao|Na Liu|Jia Yang|Shijie Tang|Wancong Zhang
