Bioactive Materials
光热-磁双激活Janus敷料用于微环境净化与无线电刺激促进低瘢痕伤口愈合

小赛推荐：

该研究为慢性伤口愈合中如何实现微环境主动调控与电刺激协同治疗提供了创新性策略，对纤维化疾病的干预设计具有重要启发。

 

文献概述

本文《Photothermal-magnetic dual-activated Janus dressing for microenvironment purification and wireless electrically triggered healing with reduced scar formation》，发表于《Bioactive Materials》杂志，系统探讨了通过构建一种具有不对称润湿性的电活性Janus敷料，实现伤口渗出液定向排出、抗菌净化及无线微电流刺激，从而协同抑制瘢痕形成的机制。研究结合近红外（NIR）光热效应与电磁感应技术，解决了传统电刺激在感染性、高渗出性慢性伤口中因界面阻抗变化导致疗效下降的关键问题。文章进一步揭示了内源性FGF2上调对TGF-β1信号通路的负调控作用，为低瘢痕再生提供了新路径。

背景知识

慢性伤口和病理性瘢痕是临床重大挑战，其核心在于成纤维细胞对TGF-β1的过度敏感，导致肌成纤维细胞持续活化与胶原异常沉积。目前，TGF-β1靶向治疗受限于其在组织修复早期的必要性与后期促纤维化作用之间的矛盾。外源补充FGF2虽能抑制TGF-β1，但蛋白稳定性差、爆发释放及高剂量风险限制了其应用。此外，慢性伤口微环境中的大量渗出液不仅加剧炎症，还破坏电极-组织界面，阻碍电刺激（ES）的传导。现有ES系统依赖有线电源与刚性电极，舒适性差且难以集成到智能敷料中。因此，开发一种能主动净化微环境、实现无线可控ES并促进内源性FGF2分泌的敷料，成为突破当前瘢痕抑制瓶颈的关键切入点。该研究通过仿生单向流体门控设计，结合光热-磁电协同机制，精准应对上述多重挑战。

 

针对纤维化疾病研究，赛业生物提供多种基因编辑小鼠模型，包括TGF-β1、FGF2等关键因子的条件性敲除与点突变模型，支持组织特异性表达与功能研究。我们提供从模型构建、繁育到表型分析的一站式服务，助力深入解析纤维化机制与药物靶点验证。

了解更多

 

研究方法与核心实验

作者采用商业棉纱布为骨架，通过原位聚合多巴胺（PDA）和吡咯（PPy）构建电活性基底，随后在底层修饰疏水SiO₂形成CPPS层，在顶层修饰AgNPs@PHT/PEI形成亲水抗菌CPPAP层，最终通过热压层压法制备Janus敷料。该设计实现了从伤口侧（疏水）到空气侧（亲水）的单向液体运输，模拟植物蒸腾效应。通过电磁感应系统施加旋转磁场，验证了敷料可产生13.44–43.18 μA的无线微电流，并利用ANSYS模拟揭示了电流分布与磁通变化率的关系。在体实验采用大鼠全层皮肤缺损感染模型，结合808 nm NIR照射与旋转磁场刺激，评估伤口愈合速率、组织学重建与瘢痕形成。通过qPCR、ELISA、免疫荧orescence和Western blot检测FGF2、TGF-β1、α-SMA等关键因子表达，解析分子机制。

关键结论与观点

• Janus敷料在0.2 W cm⁻² NIR照射下150 s内升至45 °C，实现0.942 kg m⁻² h⁻¹的蒸发速率，显著高于对照组，表明光热效应可高效促进渗出液挥发。[数据发现] + [对后续伤口敷料设计的指导意义]
• 在15分钟内对S. aureus和E. coli的杀菌率超过99%，且NIR照射增强Ag⁺释放，表明光热协同增强了抗菌性能。[数据发现] + [对后续感染性伤口管理的指导意义]
• 电磁感应驱动下，敷料产生可调微电流（13.44–43.18 μA），显著上调成纤维细胞FGF2 mRNA与蛋白表达，同时抑制TGF-β1表达及α-SMA阳性肌成纤维细胞分化。[数据发现] + [对后续电刺激参数优化的指导意义]
• 在感染全层伤口模型中，Janus敷料+ES+NIR组第35天愈合率达99.37%，且胶原排列高度有序，瘢痕几乎不可见，显著优于对照组。[数据发现] + [对后续瘢痕抑制策略验证的指导意义]

研究意义与展望

该研究为慢性伤口治疗提供了“微环境净化+无线电刺激”的一体化平台，突破了传统电刺激在复杂伤口床中失效的瓶颈。其利用内源性FGF2激活而非外源蛋白递送，规避了蛋白降解与剂量毒性问题，更贴近生理修复过程。这种非侵入、可穿戴的智能敷料设计，具有高度临床转化潜力，尤其适用于糖尿病足、压疮等难愈性伤口。

从药物开发角度看，该策略为抗纤维化治疗提供了新范式——通过物理刺激调控内源性修复因子，而非直接靶向TGF-β1。未来可探索其在其他纤维化疾病如肝硬化、肺纤维化中的应用。此外，该系统可进一步集成传感器模块，实现“感知-响应-反馈”的闭环智能治疗，推动个性化再生医学发展。

 

为加速慢性伤口与纤维化疾病的研究，赛业生物提供HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型，可精准模拟人类基因调控环境，适用于基因治疗与小核酸药物的临床前评价。结合AI辅助AAV载体优化，助力开发高效靶向皮肤组织的基因疗法。

了解更多

 

结语

本研究开发的光热-磁双激活Janus敷料代表了从被动覆盖向主动调控的智能伤口管理重大进步。其通过单向渗出液泵送、光热抗菌与无线微电流三重机制，有效净化伤口微环境并激活内源性FGF2，从而抑制TGF-β1驱动的肌成纤维细胞分化，实现快速愈合并显著减少瘢痕形成。该平台不仅解决了慢性伤口中渗出与感染对电刺激的干扰难题，更提供了一种无需外源蛋白的生理化促愈策略。从实验室到临床，此类可穿戴、非侵入性电疗敷料有望成为重塑伤口照护体系的基石，尤其为高风险人群如糖尿病患者提供更安全、高效的治疗选择。未来研究应聚焦于长期生物安全性、大规模制备稳定性及多中心临床验证，加速其向实际应用转化。

 

Fengkai Zhou, Wenshuo Zhao, Ziyue Zhu, Lu Wang, and Jifu Mao. Photothermal-magnetic dual-activated Janus dressing for microenvironment purification and wireless electrically triggered healing with reduced scar formation. Bioactive Materials.