在现代创伤修复领域,水凝胶因其优异的生物相容性、湿润环境维持能力以及可调节的机械性能,成为了备受关注的理想敷料材料。浙江理工大学材料科学与工程学院的柴新想博士在江国华教授的指导下,提出了一种新型的多功能水凝胶——聚乙烯醇/贻贝粘蛋白/铁离子/青蒿素(PVA/MUM-Fe/ART)复合水凝胶,旨在解决传统敷料在创伤愈合过程中的局限性。
该水凝胶以聚乙烯醇(PVA)为基础,结合天然来源的贻贝粘蛋白(MUM)、铁离子(Fe²⁺)和植物来源的青蒿素(ART),通过“绿色、简便、循环冻融”的制备方法,构建了一种具备自愈合、抗菌、抗氧化和促进细胞增殖等多重功能的复合材料。其中,PVA提供了水凝胶的基础结构和机械性能;MUM赋予水凝胶优异的组织粘附性;Fe²⁺离子参与交联反应,增强水凝胶的稳定性;ART则提供抗菌和抗氧化功能。
在这一阶段的研发中,中新康明能够提供水凝胶的药物修饰服务,通过化学或物理方法在水凝胶载体上实现药物的功能化修饰,满足不同活性分子在创口治疗中的精准释放需求,为科研团队定制符合实验要求的复合水凝胶材料提供可靠支持。
研究表明,PVA/MUM-Fe/ART水凝胶具有优异的溶胀性能和可逆的拉伸-压缩循环性,能够适应伤口部位的动态形变。离体猪皮搭接剪切实验和体外组织粘附实验表明,其组织粘附力显著优于传统敷料,可在伤口表面形成稳固贴合,防止二次损伤。
体外溶血实验和多种细胞相容性测试显示,水凝胶溶血率极低,对L929等细胞无明显毒性,符合医用材料生物安全要求。
在此过程中,中新康明可为研发团队提供药物包裹服务,将活性药物高效封装于水凝胶网络结构中,实现控释、稳定性提升与靶向输送的效果。这不仅可支持实验室研发,也可为进一步临床前研究提供定制化材料。
针对临床常见致病菌——大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的体外抑菌实验表明,负载青蒿素的水凝胶可在接触后快速杀灭细菌,抑菌圈明显,杀菌率接近100%。
此外,利用超氧阴离子活性氧(ROS)检测试剂盒和通用ROS探针评估发现,水凝胶能高效清除细胞内过量ROS,显示出优异的抗氧化活性,有助于减轻创面氧化应激。
在抗体偶联及功能化研发方面,中新康明提供抗体偶联服务,可在水凝胶基材上结合特定抗体,实现靶向识别或增强免疫活性,满足复杂创伤治疗或生物医药研发的实验需求,帮助科研团队在材料开发阶段快速获得定制化样品。
体外细胞行为方面,Transwell迁移实验与CCK-8增殖实验结果表明,水凝胶显著促进成纤维细胞迁移与增殖,提示其可加速肉芽组织形成和再上皮化过程。
在大鼠全层皮肤缺损模型中,PVA/MUM-Fe/ART水凝胶组的创面在第7天即出现明显收缩,14天内基本愈合,愈合速率显著快于空白对照及市售敷料组;组织学切片显示新生表皮连续、胶原排列有序、血管新生丰富,进一步证实其促进创口愈合的能力。
在材料的规模化开发上,中新康明具备中试放大与GMP级生产能力,能够将实验室制备的水凝胶放大至批量生产,支持医药研发团队进行临床前试验或工艺优化,为大规模应用提供可靠供应。
该研究将天然贻贝粘蛋白的强湿组织粘附性与聚乙烯醇水凝胶的柔韧力学性能、青蒿素的广谱抗菌活性及铁离子介导的抗氧化功能有机结合,构建了一种“粘附-抗菌-抗氧化-促修复”一体化的多功能创口敷料,为急慢性皮肤创伤、糖尿病足溃疡等难愈性创面的临床治疗提供了新材料选择。
柴新想博士及其团队的研究为水凝胶在创伤修复领域的应用提供了新的思路和方向,也展示了多功能复合材料在医学领域中的巨大潜力。未来,随着该水凝胶在临床前研究中的进一步验证,其在创伤修复领域的应用前景广阔,尤其在难愈性创面的治疗中,可能成为一种具有重要临床价值的创新材料。