可定制褶皱图案水凝胶 - 纤维膜复合支架的制备与伤口愈合应用

烧伤创面愈合是临床护理中最复杂和棘手的难题之一，常伴随大量体液流失、病理生理紊乱和修复过程漫长。传统的高含水量水凝胶敷料虽能提供湿润环境，但普遍存在拉伸性差、机械强度不足、被动愈合效率有限等问题，难以适应关节等大变形部位的动态伤口。同时，现有治疗策略缺乏主动引导组织再生的能力。因此，开发兼具优异力学性能与主动修复功能的新型敷料至关重要。

团队灵感源自天然皮肤的层状结构与弹性特性，通过掩模辅助光交联调控水凝胶模量的空间分布，并结合弹性基底预拉伸释放策略，成功制备出可定制褶皱图案的水凝胶/纤维膜（HFM）复合材料。该设计核心在于：①选用明胶甲基丙烯酰酯（GelMA）与聚乙烯醇（PVA）构建水凝胶网络，搭配聚脲（PU）/ 聚甲基氢硅氧烷（PMHS）纤维膜作为弹性基底，通过预拉伸释放产生的压缩应力诱导褶皱结构，显著提升材料拉伸性能（断裂伸长率 > 400%）；②引入单宁酸（TA）通过C=C键、疏水作用等多重相互作用，强化水凝胶与纤维膜的界面黏附，并构建致密网络增强力学稳定性；③通过硫醇-烯点击反应实现了基质细胞衍生因子1α（SDF1α）的梯度固定化，利用其化学趋化作用定向招募内源性干细胞，同时通过RNA测序证实该复合材料可抑制IL-17等炎症信号通路，减轻创面炎症反应。体内深二度烧伤模型验证显示，该复合敷料能加速创面闭合、促进胶原有序沉积，为烧伤创面修复提供了结构-功能一体化的新型解决方案。

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褶皱型 HFM 复合材料的制备与结构表征

图1 围绕材料关键制备条件与结构特性展开验证：图a的SEM图像显示4wt% PMHS修饰的PU纤维膜呈随机取向非织造结构，图b的水接触角数据证实其疏水性能优异，可抵御水凝胶前驱体渗透；图c的循环拉伸曲线表明纤维膜具备良好的弹性恢复性；图e的SEM图像直观呈现不同 UV 照射时间对褶皱形成的影响，10min照射组形成连续平行褶皱，而15min组出现分层；图 h、i的XPS图谱证实TA与水凝胶形成交联网络，新出现的π-π*卫星峰验证了TA的成功引入，这些结果共同保障了复合材料的结构完整性与后续功能实现。

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HFM-TA 复合材料的界面黏附与力学性能评估

图2通过定量测试与直观演示，全面展示了复合敷料较优的力学性能：图 a-d 的剥离实验表明，经单宁酸（TA）改性后，复合材料的界面粘附力显著增强，且在过氧化氢处理后界面可重构，粘附力恢复至初始的5.4倍，体现了其可修复性；图e阐释了TA通过多重氢键等作用增强界面结合的机理；图f-h的拉伸测试显示，褶皱结构使水凝胶的拉伸率提升至352%，而TA进一步强化的复合材料（HFM-TA）实现了>400%的断裂伸长率、1.2 MPa的拉伸强度和2.7 MJ m⁻³的韧性；图i-k通过循环拉伸测试及在手指关节上的演示，证实了该敷料在大变形下优异的形状恢复能力和能量耗散特性，满足动态伤口的使用需求。

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SDF1α 梯度固定化与干细胞迁移能力验证

图3聚焦复合材料的生物功能验证：图a的LSCM图像与荧光强度曲线证实SDF1α呈“中间-双侧" 梯度分布，为干细胞定向迁移提供信号基础；图b、c的活/ 死染色与细胞活力数据显示，复合材料提取物培养的间充质干细胞（MSCs）活力＞98%，证实其生物相容性优异；图d、e的划痕实验和图f、g的Transwell实验结果显示，SDF1α修饰组的干细胞迁移面积与迁移数量显著高于未修饰组，直接印证SDF1α对干细胞的定向招募作用，为材料的体内修复效能提供了体外数据支撑。

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体内烧伤创面愈合效果评估

图4通过动物实验直观呈现复合材料的创面修复优势：图a的大鼠创面宏观图像显示，术后12天SDF1α/wrinkled HFM-TA组创面基本能够闭合，而3M Tegaderm膜组与未负载SDF1α的HFM-TA 组仍有明显创面；图b的创面面积轨迹与图c的收缩率数据量化显示，SDF1α修饰组的创面收缩速度显著更快，12天创面收缩率显著高于其他两组，这些体内数据直接证实该复合材料能有效加速深二度烧伤创面闭合，凸显其临床应用潜力。

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创面组织学与免疫组织化学评估

图5从组织微观结构与炎症反应层面深化验证修复效果：图a、b的H&E染色显示，SDF1α/wrinkled HFM-TA 组创面间隙更小，组织再生更充分；图 c、d 的Masson染色表明，该组胶原纤维沉积更致密、排列更规整，利于创面组织重塑；图e、f的CD68染色（巨噬细胞标志物）显示，SDF1α修饰组的炎症细胞浸润显著减少，证实其能有效减轻创面炎症反应，这些组织学结果从结构修复与炎症调控两方面，揭示了复合材料促进创面愈合的内在机制。

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RNA-seq 转录组分析结果

图6从分子机制层面解析复合材料的抗炎修复机理：图a的火山图显示，SDF1α/wrinkled HFM-TA 组相较于未修饰组，有 363 个基因下调、84 个基因上调；图b、c的KEGG 富集分析表明，免疫相关信号通路（如细胞因子 - 细胞因子受体相互作用、IL-17 通路）显著下调；图 d 的 IL-17 通路热图进一步证实，Ccl11、Cxcl10 等炎症相关基因表达水平显著降低，这些转录组数据明确了复合材料通过抑制炎症通路、调控免疫反应促进创面愈合的分子机制，为其修复效能提供了深度理论支撑。

本研究开发了一种面向烧伤修复的智能褶皱复合敷料，其核心优势如下：

力学自适应：通过可定制褶皱结构设计，材料具备超高拉伸性（>400%）与形状记忆能力，能贴合动态伤口。

主动促修复：利用光控梯度固定SDF1α，主动引导内源性干细胞定向迁移至创面，变被动覆盖为主动再生。

多效协同：天然多酚TA同时增强材料力学强度与界面粘附，并与SDF1α协同调控免疫微环境，有效抑制过度炎症。

安全可转化：基于生物相容性材料构建，体外体内实验均证实其安全性与显著促愈合效果，具有明确的临床转化潜力。

该敷料实现了力学适配、生物主动与免疫调控的一体化集成，为难愈性创面治疗提供了创新策略。