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伤口周围应力集中使成纤维细胞处于高机械张力状态，导致伤口愈合延迟，加剧病理纤维化，甚至引起组织功能障碍。
2024年9月16日，四川大学赵伟锋通讯在Advanced Science 在线发表题为“A Skin Stress Shielding Platform Based on Body Temperature-Induced Shrinking of Hydrogel for Promoting Scar-Less Wound Healing”的研究论文。该研究报道了一种创新的皮肤应力屏蔽水凝胶伤口敷料，它使伤口部位响应体温而收缩，然后重塑伤口部位的应力微环境以减少皮肤疤痕的形成。
这种水凝胶伤口敷料由改性天然温度敏感聚合物与聚丙烯酸网络交联而成，已证明可显著减少大鼠模型全层伤口的疤痕面积。伤口敷料施加的物理力有助于减弱伤口部位成纤维细胞的激活和转导，从而减轻细胞外基质 (ECM) 的过度沉积。值得注意的是，伤口敷料显著下调转化生长因子-β1 (TGF-β1) 和胶原蛋白 I 的表达，同时对整合素-粘着斑激酶 (FAK)/磷酸化-FAK (p-FAK) 信号通路产生显著抑制作用。总之，制造具有应力屏蔽特性的功能性水凝胶是实现无疤痕伤口愈合的新途径，因此为改善临床结果和恢复组织完整性提供了巨大的潜力。
皮肤伤口愈合是一个高度复杂和动态的过程，需要激活和协调大量的细胞内和细胞间信号来恢复组织的完整性，保持伤口的稳定性，并最终形成疤痕组织。不幸的是，各种因素，如手术、创伤、烧伤或其他皮肤损伤，不可避免地会导致皮肤疤痕的形成。这些疤痕的特点是细胞外基质过度沉积、排列紊乱以及慢性炎症，对皮肤的外观和功能有显著的影响。异常的皮肤疤痕通常会引起瘙痒、发红、疼痛、肢体活动和皮肤功能丧失。严重的疤痕会随着时间的推移而破裂溃烂、恶化，甚至危及生命。遗憾的是，目前还没有可靠的措施来预防和治疗皮肤疤痕。因此，皮肤疤痕仍然是皮肤伤口护理领域的一大挑战。从分子生物学的角度可以理解疤痕是由于皮肤损伤修复不完全而导致的组织纤维化疾病的表现。临床研究表明，皮肤张力和僵硬程度较高的部位，如关节、胸部、上背部和肩部，特别容易形成病变。因此，伤口环境中的机械张力被认为是影响皮肤组织病理学中病理性纤维化形成的关键因素。当伤口周围区域和伤口张力承受部位之间的机械平衡被破坏时，机械敏感受体会持续受到刺激，阻碍正常的组织再生。整合素、离子通道、G 偶联蛋白和生长因子不断激活细胞机械感受器。随后，机械力信号通过分子转化为化学信息，传递到细胞核中，影响与机械力相关的基因的表达，以适应外力的刺激。伤口环境中的机械张力已被证实会驱使成纤维细胞向活化表型分化为肌成纤维细胞，从而加速纤维化胶原的沉积，并不断刺激皮肤组织修复的生物过程，最终导致疤痕形成增多。更糟糕的是，大量的纤维化组织沉积会导致皮肤组织表层结构和真皮结构的变形。如果采取措施平衡伤口环境中伤口周围和张力承受部件之间的机械力，以及开发创新的机械调节伤口敷料，预计无疤痕组织修复将成为可能。皮肤应力屏蔽平台水凝胶伤口敷料的合成及应用示意图。（图源自Advanced Science ）研究报告显示，无瘢痕伤口愈合发生在胎儿妊娠早期，此时处于低静息张力环境中。因此，伤口中的机械力已被证明是影响皮肤瘢痕愈合的关键因素。之前减轻伤口周围张力的尝试包括将 A 型肉毒杆菌毒素直接注射到伤口中，诱导周围肌肉弛缓性麻痹，从而减轻伤口周围张力并抑制瘢痕形成。然而，这种侵入性方法以及药物注射引起的相关疼痛无法为瘢痕患者提供良好的治疗体验。相比之下，机械调节为瘢痕患者提供了一种侵入性更小、疼痛更少的替代方法。为了促进伤口收缩并减轻张力，一些研究人员将预拉伸 40% 的聚合物硅胶片贴在猪伤口上。然而，聚合物硅胶贴片不受控制的收缩可能会导致伤口在贴片收缩方向上受到压力。因此，在伤口护理领域，通过使用合适的敷料来保持生物皮肤张力和伤口承重方面的机械平衡，对于实现良好的伤口愈合结果至关重要。动物模型和人类临床研究都证明了对受伤或疤痕皮肤的机械操作具有促进皮肤愈合和重塑的巨大潜力。然而，目前用于皮肤伤口标准护理的伤口敷料缺乏改变伤口机械微环境或操纵组织力学的能力。在探索在皮肤伤口中采用机械调节以减少疤痕的可行性方面，研究还不够充分。从临床应用角度看，最佳的应力屏蔽伤口敷料必须同时满足两个基本条件：一是敷料必须具有与伤口愈合相匹配的收缩力学性能；二是在收缩条件下敷料应粘附在皮肤伤口上。目前可用的伤口敷料仍然缺乏在湿润皮肤伤口上形成牢固粘附和主动收缩的能力。N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）是一种广泛用于制备响应体温的自主收缩材料的材料，因为它的临界溶解温度低，与正常体温非常接近。Li等人制备了一系列多功能可收缩水凝胶敷料，其中PNIPAm、季铵化壳聚糖和还原氧化石墨烯包裹聚多巴胺以修复皮肤缺损组织。同样，Hu等人合成了PNIPAm作为水凝胶中的主要网络，使其能够主动收缩以加速伤口愈合过程。然而，作者之前的研究表明，随着温度升高，基于PNIPAm的水凝胶的粘合性能显着下降。这种下降可以归因于聚合物链缔合导致水分子的释放，从而导致皮肤和水凝胶敷料之间形成新的水合层。因此，敷料粘合性能的降低阻碍了其固定伤口边缘和聚集在伤口中心以促进伤口闭合的能力。因此，设计一种能够快速牢固地粘附在伤口皮肤上同时还具有机械收缩能力的敷料仍然具有挑战性。受上述见解的启发，作者建立了基于改性羟丙基甲基纤维素 (M-HPMC) 和聚丙烯酸的皮肤应力屏蔽平台，它们具有温度响应收缩性、皮肤组织粘附性、抗菌能力和出色的生物相容性。该平台的制备过程示意图如图 1a 所示。M-HPMC 具有较低的临界溶解温度 (LCST)，可响应温度刺激触发其水合状态的变化，导致体积收缩。此外，水凝胶中的羧酸基团有利于界面水的快速吸收和去除，增强皮肤组织与粘合剂之间的粘附性。在这种设计中，粘性强的水凝胶有效地抓住伤口边缘，并在涂抹到皮肤上时产生收缩力。由于皮肤固有的张力，伤口边缘会经历应力集中，这会不断刺激生物修复过程，导致疤痕组织形成增加或阻碍伤口闭合。在伤口组织上利用皮肤应力屏蔽平台后，水凝胶敷料会发挥粘合性，并在温度变化的触发下产生收缩，从而重塑周围的机械环境伤口。该皮肤应力屏蔽平台旨在通过降低伤口张力和影响新生组织中胶原纤维和成纤维细胞的相互作用来达到减少或消除皮肤疤痕的目的。应力屏蔽敷料减少皮肤疤痕的示意图如图1b所示。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202306018![]()
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