北京化工大学徐福建教授团队开发光热响应性水凝胶，可促进伤口愈合

北京化工大学徐福建教授团队开发光热响应性水凝胶，可促进伤口愈合

北京化工大学材料学院徐福建教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表最新研究成果，开发出一种光热响应性杂化水凝胶HGBM，通过近红外光调控温度，实现对伤口微环境的精准管理，促进伤口愈合。

伤口愈合不良及相关并发症不仅显著影响患者的生活质量，还带来沉重的临床和经济负担。创伤治疗的主要挑战在于，愈合过程常受到慢性炎症、缺血、营养不良以及免疫细胞功能减退等因素的干扰。天然组织的细胞微环境复杂且充满活力，能够生成生物活性信号和多样化的分子，且根据外界刺激灵活调节自身特性。虽然大多数水凝胶敷料能够有效填补伤口并构建屏障，同时掺入药物、细胞因子或细胞以调控生物行为，但其应用受限于处理复杂、药物潜在毒性以及高成本等问题，这限制了其在临床上的广泛使用。组织损伤后的急性炎症对再生至关重要，但长期或不充分的炎症反应则可能导致慢性难愈性创面（如糖尿病性溃疡或压疮）的形成。因此，研究早期炎症如何调控后期组织修复，成为当前的重要课题。免疫系统在维持体内平衡和促进组织再生方面发挥着核心作用，能够为组织修复提供理想的结构和功能微环境。

光热疗法在创面修复领域的研究已取得广泛关注。已有研究表明，适度的热刺激可以改善局部血供、增加氧张力、促进新陈代谢并加速伤口愈合。然而，目前尚缺乏精确控制温度以优化创面修复的深入研究。过高或失控的伤口温度可能引发过度的氧化应激，破坏组织微环境，进而加剧炎症反应并阻碍愈合进程。因此，维持创面在适宜温度范围内对局部免疫系统的调节及伤口组织的再生具有至关重要的作用。然而，创面修复所需的最佳热环境条件仍未明确，需要进一步研究以揭示温度对相关细胞行为的具体调控机制。

针对这一挑战，课题组开发了一种具有近红外（NIR）光热响应性的透明质酸（HA）基水凝胶HGBM，旨在促进热再生愈合。该水凝胶通过将氧化石墨烯（GO）作为光热材料，能够通过调节外部NIR光功率密度，精确控制伤口的温度。通过对伤口微环境温度与愈合过程的系统研究，课题组在动物模型中探索了热再生疗法在促进急性创面愈合及免疫调节方面的潜在机制。

图1. 用于局部伤口环境管理的光热水凝胶HGBM的设计和作用机制。

图2. 光热水凝胶HGBM的表征。

图3. SD大鼠模型中伤口愈合的评估。

图4. SD大鼠体内伤口免疫调节分析

图5. 基于RNA测序的免疫调节机制研究

在本研究中，光热水凝胶HGBM展示了在组织热再生疗法中的广阔应用前景。借助氧化石墨烯（GO）的优异光热特性，该水凝胶能够通过精准调控光功率密度来调节治疗温度，具备稳定的光热循环能力与良好的体外生物相容性，显示出显著的临床应用潜力。温和的热刺激在伤口愈合初期能够诱导局部免疫反应的瞬时增强，进而上调与免疫反应、免疫细胞迁移和趋化、吞噬作用及抗炎因子（如IL-4和IL-10）合成相关的基因。此过程快速促进了活性氧（ROS）的产生与免疫细胞的募集，同时有效引导巨噬细胞表型转化，推动创面迅速过渡至抗炎和促愈合阶段。总体而言，HGBM光热水凝胶通过有序引导免疫反应及随之而来的抗炎微环境，精确调控炎症的发生和消退，充分激发创面内源性修复潜力，促进再上皮化和胶原蛋白沉积。该研究不仅揭示了温度对伤口愈合过程中再生作用的机制，也为热再生疗法作为单一治疗手段或与现有疗法联合应用提供了重要的理论依据与实践启示。

该研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和北京高校卓越青年科学家计划的资助。