Bioactive Materials
Rapidly photocrosslinkable charged silk-based hydrogel for emergency hemostasis and multifunctional wound therapy

小赛推荐：

该研究开发了一种快速光交联带电丝蛋白水凝胶（SAMA），具备超快凝血、广谱抗菌、免疫调节及组织再生功能，尤其适用于紧急止血和急性创面管理。通过分子级功能整合，该水凝胶在8秒内完成凝胶化，同时提供可编程表面电荷和水稳定性，显著提升血小板激活和抗菌效果。

 

文献概述
本文《Rapidly photocrosslinkable charged silk-based hydrogel for emergency hemostasis and multifunctional wound therapy》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了急性创伤伤口管理中的核心挑战，特别是在战场和院前紧急医疗环境下，如何实现快速止血、控制感染和促进组织再生是当前研究的重点。当前止血材料常存在凝血延迟、生物活性低和潜在免疫原性等问题，限制其在临床急救中的应用。

背景知识
本研究基于FDA批准的天然聚合物丝蛋白（silk fibroin）开发了一种新型化学工程带电水凝胶SAMA，通过双侧链修饰引入甲基丙烯酸酯（MA）和二甲基氨基（DMA）基团，实现快速光交联和表面电荷调控。SAMA水凝胶在405 nm光照下8秒内完成凝胶化，具备可编程电荷、水稳定性及广谱抗菌性（>95%对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）。此外，SAMA水凝胶展现出优异的血液相容性、细胞相容性，并可促进内皮细胞和免疫细胞的良性反应。研究进一步揭示SAMA(+)水凝胶通过诱导巨噬细胞向抗炎M2表型极化，抑制IL-6介导的炎症，促进血管生成和胶原重塑形。模型蛋白（BSA）和药物（罗哌卡因）的释放动力学符合一级释放规律，适用于中性和弱酸性创面环境。这些特性使SAMA水凝胶成为可转化的急性创面护理平台，具备快速封闭、抗菌保护、免疫调节和组织修复的综合优势。

 

提供多种代谢相关疾病小鼠模型，涵盖肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化、高尿酸血症等代谢性疾病，支持定制化模型开发。

了解更多

 

研究方法与实验
研究通过双侧链修饰丝蛋白，引入MA和DMA基团，构建SAMA水凝胶。采用405 nm光照实现快速交联，评估凝胶化时间、机械性能、抗菌活性、血液相容性、细胞迁移与血管生成能力，以及巨噬细胞极化和炎症因子表达。使用小鼠肝损伤模型评估止血效率，并进行体内抗菌和促愈合分析。

关键结论与观点

• SAMA水凝胶在405 nm光照下8秒内完成凝胶化，其储存模量超过1000 Pa，凝胶化速度远超现有材料。
• SAMA-5.0(+)水凝胶在止血实验中表现出显著降低的失血量和凝血时间，CD62P+和PAC-1+血小板群体升高，表明其促进血小板黏附与激活。
• 所有SAMA水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效率均超过95%，其中SAMA(+)通过接触杀灭机制实现膜破坏，SAMA(−)则通过电荷排斥抑制细菌黏附。
• 流式细胞术和qPCR分析表明，SAMA(+)水凝胶可诱导巨噬细胞向M2表型极化，下调M1促炎因子（CD86、TNF、IL-1β、Nos2），上调M2相关基因（IL-10、Arg1、Mrc1）。
• 在小鼠全层急性伤口模型中，SAMA水凝胶显著加速伤口闭合，促进表皮再生、胶原沉积和血管生成，尤其SAMA-5.0(+)组效果最显著。
• 体内实验显示，SAMA水凝胶可减少IL-6表达，减轻炎症反应，并促进Ki67标记的细胞增殖和CD31、α-SMA标记的血管生成。
• 组织病理学和血液生化检测确认SAMA水凝胶具备良好的生物相容性和系统安全性，无肝肾损伤。

研究意义与展望
该研究提供了一种可临床转化的多功能水凝胶平台，整合快速止血、抗菌防护、免疫调节和组织再生功能，适用于战场急救、外科止血和慢性伤口管理。未来研究可进一步优化SAMA水凝胶的刺激响应性释放模块，实现阶段性治疗控制，提升其在多场景医疗中的适用性。

 

提供标准化小鼠表型分析服务，包括血液生化、代谢分析、基因与蛋白表达检测、组织样本采集与病理分析，支持药物代谢与毒性评估。

了解更多

 

结语
本研究成功构建了一种基于丝蛋白的带电水凝胶SAMA，具备快速光交联、止血、抗菌、免疫调节和组织再生能力。SAMA水凝胶通过分子级功能整合，克服了传统止血材料的局限性，展现出优异的生物相容性和止血效率。该水凝胶平台在紧急医疗、战场急救和临床创面修复中具有广阔应用前景，为下一代生物活性敷料的发展提供了新思路。

 

Shiqi Wang, Jiaqi Wang, Mingyu Li, Chengchen Guo, and Siming Yuan. Rapidly photocrosslinkable charged silk-based hydrogel for emergency hemostasis and multifunctional wound therapy. Bioactive Materials.