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  燒燙傷急救貼可快速降低創(chuàng)面高溫、抵抗細(xì)菌侵害，有效緩解余熱損傷、水腫、劇痛等癥狀，降低燒燙傷患者感染率及死亡率。然而，現(xiàn)有燒燙傷急救產(chǎn)品存在降溫性能差、治療效果有限、創(chuàng)面保護(hù)能力弱、成本較高等缺陷，阻礙了其廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)集免疫-溫度雙重調(diào)節(jié)和形狀適應(yīng)性于一體的高性能、低成本急救貼是燒燙傷護(hù)理中亟需解決的問題之一。

  近日，江西科技師范大學(xué)盧寶陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種低成本、快速降溫、有效抗炎的多層水凝膠燒燙傷急救貼，包括網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的堅(jiān)韌聚乙烯醇-殼聚糖（PVA-CS）水凝膠層、聚丙烯酰胺-殼聚糖（PAAm-CS）水凝膠層和聚乙烯（PE）封裝層。該水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）具有獨(dú)特的力學(xué)、熱力學(xué)和生物學(xué)特性，包括柔軟（楊氏模量為83 kPa）、可拉伸（斷裂應(yīng)變超過106%)、高熱導(dǎo)率（0.54 W m^-1 K^-1）、快速降溫（2分鐘內(nèi)恢復(fù)正常）、有效抗菌（金黃色葡萄球菌：96.2%、大腸桿菌：92.2%）和優(yōu)異的生物相容性（24 h內(nèi)，細(xì)胞存活率高于94.04%）。二級(jí)燙傷大鼠活體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，使用該水凝膠燒燙傷急救貼后可有效緩解組織損傷并降低炎癥水平。這項(xiàng)研究工作利用超材料多層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)水凝膠材料各項(xiàng)性能融合，在燒燙傷黃金救助時(shí)間內(nèi)可迅速恢復(fù)體溫并高效抗菌、保護(hù)創(chuàng)面，有望減輕患者病痛、甚至在危急情況下挽救更多的生命。相關(guān)研究成果以“A Cost-effective, Fast Cooling, and Efficient Anti-inflammatory Multilayered Topological Hydrogel Patch for Burn Wound First Aid”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》期刊。 

水凝膠燒燙傷急救貼設(shè)計(jì)、制備：

水凝膠燒燙傷急救貼力學(xué)、降溫、抗菌性能：

和網(wǎng)狀拓?fù)?/span>PVA-CS水凝膠（158%）之間（圖2a,b），能夠滿足人體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)變范圍（0~80%）。其楊氏模量為83 kPa，而與創(chuàng)面直接接觸的PAAm-CS水凝膠楊氏模量更低（41 kPa，圖2c），與人體皮膚及皮下組織（5~2600 kPa）具有良好的機(jī)械適配性。兩層PAAm-CS和PVA-CS水凝膠之間的界面強(qiáng)度為88 N m^-1（圖2d），表明雙層水凝膠間的界面結(jié)合不會(huì)因機(jī)械變形引起分離。在50%應(yīng)變下，循環(huán)拉伸證明了FBP具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性（圖2e），且100次循環(huán)后FBP最大應(yīng)力仍保留87%（圖2f）。總體上，FBP具有與皮膚組織相匹配的力學(xué)性能，可實(shí)現(xiàn)與皮膚溫和接觸、完美貼合，同時(shí)還可作為抵御外部損傷的物理屏障，有望使燒燙傷患者更加輕松和舒適。 

圖2 水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）的柔軟、可拉伸、界面穩(wěn)定的機(jī)械性能

  作者進(jìn)而對(duì)FBP的降溫能力進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試、評(píng)估，研究發(fā)現(xiàn)，FBP可熱致軟化（儲(chǔ)能模量降低），熱導(dǎo)率高（0.54 W m^-1 K^-1）、含水量高（90.9%）、吸熱量（134.78 mW）適宜，且透氣性良好（1918.77 g m^-2 d^-1）（圖3）。燙傷兔皮模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，FBP在120 s內(nèi)展現(xiàn)出更好的降溫效果，明顯優(yōu)于空白組（圖3e,f）。 

圖3 水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）優(yōu)異的體外降溫能力

  抗菌性能方面，水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）中CS可與細(xì)菌壁產(chǎn)生靜電相互作用滅菌，且EO消毒水中氯和臭氧可協(xié)同殺菌，致使其展現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌活性（金黃色葡萄球菌：96.2%、大腸桿菌：92.2%），應(yīng)用于燒燙傷可有效避免創(chuàng)面感染、縮短炎癥持續(xù)時(shí)間（圖4a-c）。同時(shí)，FBP具有良好的細(xì)胞相容性，24 h內(nèi)HFF-1細(xì)胞存活率高于94.04%。 

圖4 水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）的高抗菌活性和良好細(xì)胞相容性

二級(jí)燙傷動(dòng)物模型：

  作者建立了二級(jí)燙傷大鼠模型，用來評(píng)價(jià)FBP的降溫、抗炎、組織損傷等急救治療效果（圖5）。研究發(fā)現(xiàn)，使用FBP急救后，大鼠燙傷創(chuàng)面溫度可在2分鐘內(nèi)由>50 °C快速下降至正常體溫（圖5a）。與對(duì)照組相比，FBP急救后的大鼠表現(xiàn)出更低的炎癥水平、更多的組織保留現(xiàn)象和較快的愈合狀況。組織學(xué)和免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，經(jīng)FBP急救后大鼠燙傷組織H&E染色中水腫和炎性浸潤(rùn)現(xiàn)象消失、CD68/TNF-α/IL-6表達(dá)水平降低、CD31表達(dá)升高、膠原容積分?jǐn)?shù)（CVF）呈上升趨勢(shì)，表明其炎癥水平降低、血管再生和膠原蛋白沉積。此外，組織中活性氧（ROS）降低現(xiàn)象也證明了FBP可通過快速降溫、有效抗菌來緩解熱刺激和細(xì)菌感染以減少本體氧化應(yīng)激的產(chǎn)生。綜上所述，FBP的快速降溫、有效抗炎和組織保護(hù)能力等性能優(yōu)勢(shì)，可在燒燙傷救助黃金2分鐘時(shí)間內(nèi)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。 

圖5 水凝膠燒燙傷急救貼（FBP）通過二級(jí)燙傷大鼠模型證明了快速降溫、有效抗炎的活體應(yīng)用

  該研究工作由江西科技師范大學(xué)柔性電子創(chuàng)新研究院完成。藥學(xué)專業(yè)碩士生鄭溫倩、王莉娜以及藥學(xué)院本科生焦赫為論文共同第一作者，盧寶陽(yáng)教授為通訊作者。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140553

  50天免費(fèi)鏈接（至2023.1.15）：https://authors.elsevier.com/a/1g9C04x7R2ci0o