随着户外活动和探险运动的日益流行，意外创伤，特别是发生在荒野环境中的复杂伤口处理，正面临前所未有的挑战。在野外场景下，诸如大面积擦伤、不规则撕裂伤和烧伤等伤口不仅容易受到环境污染物感染，其不规则形状和特殊位置（如关节）也使得传统敷料难以有效贴合。因此，理想的野外急救伤口护理材料必须同时满足便携、易用、强粘附、广谱抗菌、抗炎、促血管生成、促伤口闭合和便于临床转化等多重严苛要求。常规水凝胶常受限于生物性能不足、自愈能力有限以及对原位应用适应性差等问题。在这一背景下，本研究开发了一种新型的喷雾状超分子水凝胶，旨在为野外急救提供一站式解决方案，其研究成果发表于期刊《Collagen and Leather》上。
为了验证水凝胶的性能，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：通过流变学测试（频率扫描、振幅扫描、循环应变扫描）系统评估了水凝胶的凝胶稳定性、剪切稀化行为和自愈合能力；利用细胞划痕实验、体外成管实验和巨噬细胞极化实验，分别评价了水凝胶对成纤维细胞迁移、血管内皮细胞成管以及巨噬细胞表型转换（从促炎的M1型向抗炎的M2型转化）的影响；并构建了链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠慢性全层皮肤缺损模型，通过定期拍照、组织切片染色（H&E染色、Masson染色、免疫荧光染色、免疫组化染色）等方法，在体内系统评估了水凝胶对伤口闭合、炎症调控、血管新生和胶原重塑的促进效果。
1. 可喷涂FPC水凝胶的制备与表征
研究人员通过简单混合FA、PDRN和COL-III，成功制备了FA-PDRN-COL-III (FPC) 超分子水凝胶。该水凝胶具有良好的可喷涂性和组织粘附性，在玻璃和猪皮表面的接触角分别为43°。流变学表征显示，水凝胶的储能模量（G‘）始终大于损耗模量（G“），表现出稳定的凝胶状态。在应力超过20.5%时发生凝胶-溶液转变，且其粘度随剪切速率增加而显著下降，证明了其优异的剪切稀化行为。循环应变测试表明，水凝胶在经历5个高应变（100%）-低应变（1%）循环后，其模量可基本恢复，展现了出色的自愈合性能。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，FPC水凝胶具有三维多孔网状结构。溶剂置换实验（尿素、氯化钠）证实氢键是驱动分子自组装和凝胶化的主要作用力。
2. FPC水凝胶在野外急救中的应用潜力
为适应野外急救需求，研究人员评估了FPC水凝胶的灭菌和储存稳定性。水凝胶在70°C下可快速转变为溶胶状态，通过煮沸可实现灭菌，冷却后（<3分钟）又能迅速再凝胶化，且灭菌前后的流变学性能无明显变化。室温储存一个月后，水凝胶仍保持凝胶状态和可喷涂性。圆二色谱（CD）分析表明，灭菌和储存后，PDRN和COL-III的活性保留率分别超过82%和96%。此外，抗菌实验表明，FPC水凝胶对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）均具有显著的抑制效果，其抗菌能力与FA水凝胶相当，确保了其在有菌环境下的应用安全和长期储存的稳定性。
3. FPC水凝胶在体外促进成纤维细胞生长
生物相容性测试显示，FPC水凝胶的溶血率低于3%，对小鼠成纤维细胞（NIH-3T3）的细胞活性高于80%，表现出良好的血液相容性和细胞相容性。细胞增殖实验表明，当浓度高于25 µg/mL时，FPC水凝胶能明显促进NIH-3T3细胞增殖。划痕实验进一步证明，与水凝胶共孵育24小时后，FPC水凝胶处理组的细胞迁移率显著高于对照组。定量PCR（qPCR）和免疫荧光染色分析显示，FPC水凝胶能显著上调NIH-3T3细胞中血管内皮生长因子（VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子-β（TGF-β）和表皮生长因子（EGF）等促愈合生长因子的基因和蛋白表达水平。
4. FPC水凝胶在体外的促血管生成与抗炎作用
通过人脐静脉内皮细胞（HUVEC）体外成管实验评估了水凝胶的促血管生成能力。结果显示，FPC水凝胶处理组形成的管状结构连接点和分支长度均显著多于对照组，表明COL-III的加入有效增强了水凝胶的促血管生成能力。在抗炎方面，研究人员用脂多糖（LPS）诱导小鼠巨噬细胞（RAW264.7）向促炎的M1表型极化，随后用水凝胶处理。免疫荧光和qPCR结果显示，与LPS诱导的对照组相比，FPC水凝胶处理能显著降低M1型标志物诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和促炎因子（TNF-α， IL-1β）的表达，同时上调M2型标志物精氨酸酶-1（Arg-1）和抗炎因子白细胞介素-10（IL-10）的表达，证明PDRN赋予了水凝胶显著的抗炎益处，能促进巨噬细胞从M1型向M2型转化。
5. FPC水凝胶在体内促进糖尿病伤口修复
通过构建STZ诱导的糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型，在体内评估了FPC水凝胶的伤口修复性能。结果显示，治疗7天后，FPC水凝胶组的相对伤口面积（40.86%）显著小于对照组（66.32%）、FA水凝胶组（61.59%）和FP水凝胶组（58.99%）。治疗14天后，FPC水凝胶组基本实现伤口闭合，并观察到结构完整的表皮层再生和新生毛囊形成。组织学染色（H&E和Masson染色）显示，FPC水凝胶处理组的伤口区域胶原沉积更有序，炎症细胞浸润更少。免疫荧光分析进一步证实，FPC水凝胶能有效下调伤口组织中M1型巨噬细胞标志物CD80和促炎因子TNF-α的表达，上调M2型巨噬细胞标志物CD206和抗炎因子IL-10的表达，成功调控伤口微环境的炎症状态。同时，CD31染色表明，FPC水凝胶处理组的伤口新生血管数量和平均血管面积均显著高于其他各组，证明了其强大的促血管生成能力。免疫组化染色显示，FPC水凝胶能显著加速伤口处I型胶原（COL I）和III型胶原（COL III）的表达，促进胶原的有序沉积。
结论与重要意义
本研究成功开发了一种由FA、PDRN和COL-III共组装而成的可喷涂超分子FPC水凝胶。该水凝胶集可喷涂性、组织粘附性、抗菌性、抗炎性、促血管生成和促胶原沉积等多种功能于一体。其核心优势在于：通过FA、PDRN和COL-III之间丰富的氢键相互作用，实现了优异的剪切稀化、自愈合和粘附性能，使其能完美贴合不规则伤口；FA提供了基础的抗菌能力；FA与PDRN协同发挥强大的抗炎作用，促进巨噬细胞向修复性M2表型极化；COL-III则显著促进了细胞增殖、血管新生和胶原沉积。体内外实验充分证明，FPC水凝胶能有效加速糖尿病慢性伤口的愈合进程，并提高愈合质量。此外，该水凝胶可通过煮沸灭菌、室温长期储存，完美契合了野外急救对材料便携性、易用性和稳定性的苛刻要求。这项研究遵循“完全活性药物成分”（FAPI）理念，无需任何外源性添加剂，为户外及日常伤口管理提供了一个多功能、一体化、且易于临床转化的创新解决方案，在创伤护理领域具有重要的转化潜力和应用前景。
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