在慢性伤口治疗中,感染和血管生成障碍是阻碍愈合的关键问题。尤其是糖尿病足、烧伤等创面,传统抗生素治疗效果有限,且易产生耐药。电刺激能促进组织修复,但外部电源设备复杂,限制了临床应用。中国科学院上海硅酸盐研究所聂晓双、李丹丹等团队联合中国科学院大学和上海交通大学,开发出一种压电复合水凝胶(PVA/CGG/MXene,简称PCM水凝胶),为这一难题提供了创新解决方案。
PCM水凝胶通过聚乙烯醇(PVA)、阳离子瓜尔胶(CGG)与Ti₃C₂Tₓ(MXene)纳米片的复合,形成具有三维交联网络的多功能水凝胶。CGG中季铵阳离子赋予其优异的抗菌性能,通过静电作用抑制细菌生长;MXene不仅提升材料导电性,还具备压电性能,可在超声激励下产生微弱电场,促进细胞活性和血管生成。材料集抗菌、导电、压电和生物相容性于一体,实现了多重功能协同,满足创面复杂微环境的需求。
值得一提的是,中新康明能够制备和定制多种类型的水凝胶产品,具备成熟的生产工艺和稳定的质量控制能力。针对不同需求,我们提供药物修饰服务,通过化学或物理方法将活性药物分子修饰到水凝胶网络中,实现靶向释放和功能化调控,满足精准治疗需求。
PCM水凝胶的压电效应通过外部超声非侵入式激活,避免了传统电刺激中导线和电极的使用,提升了治疗便捷性和适用性。压电力显微镜和导电测试验证了材料稳定的压电响应,体外实验显示超声激发的电信号能显著促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的迁移和管状结构形成,促进血管新生。同时,CGG和MXene的协同抗菌作用有效抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,且不影响细胞活性,实现杀菌与促进修复的双重目标。
在医药研发领域,除了基础水凝胶材料的制备与定制外,中新康明还提供水凝胶的药物包裹服务。该服务通过将药物有效包封在水凝胶基质中,实现缓释和保护药物活性,极大提升治疗效果,特别适用于难溶性药物和靶向给药系统。
在SD大鼠背部感染性创面模型中,PCM水凝胶结合超声刺激治疗组表现出明显优于对照组的愈合效果。创面愈合率超过90%,远高于无治疗的约50%;组织学分析显示表皮增厚,胶原沉积和血管生成明显增强,验证了材料促进组织修复的有效性。安全性方面,主要器官无病理损伤,血液指标正常,表明该材料具有良好的生物相容性和体内安全性。
针对复杂的生物医药应用需求,中新康明还可以提供抗体偶联水凝胶的开发服务。通过将特异性抗体偶联至水凝胶网络,实现生物识别和靶向治疗功能,为精准医疗和生物传感提供技术支持。
PCM水凝胶的设计理念将抗菌、血管生成和电刺激三重机制有机结合,通过超声激活压电效应,激发局部细胞自我修复能力,突破了传统单一药物或机械辅助治疗的限制。其可注射、自愈合的特性使其能适应复杂形状的创面,极大提升了临床应用的灵活性。
中新康明拥有完善的中试放大平台,能够将实验室制备工艺快速放大至工业生产规模,满足客户对大批量稳定水凝胶产品的需求,确保研发成果顺利转化应用。
该材料的成功开发符合再生医学从“组织替代”向“内源激活修复”转变的趋势,标志着功能集成型生物材料在精准医疗和组织工程领域的重要进展。
未来,基于GMP规范的生产体系,中新康明致力于为客户提供符合药品注册要求的高品质水凝胶产品,推动先进材料在临床和产业中的应用。