辐射制冷型创面敷料加速伤口愈合

2024年3月26日,南京大学朱斌副教授、朱嘉教授团队与武汉纺织大学徐卫林院士团队合作在Nature Chemical Engineering期刊上在线发表了题为“Daytime radiative cooling dressings for accelerating wound healing under sunlight”的研究成果。

该成果报道了一种具有日间辐射制冷功能的新型创面敷料(Daytime radiative cooling dressing, DRC dressing),相比于传统创面敷料,该敷料可以避免在户外炎热环境下伤口的过热并为伤口构建理想的创面微环境,抑制炎症发生,加速伤口的愈合。

论文共同第一作者为南京大学博士后张骞(现武汉纺织大学副教授)、武汉市第一医院助理研究员乞超、南京大学博士生王雪旸;南京大学朱斌副教授、朱嘉教授和武汉纺织大学徐卫林院士为论文的共同通讯作者。

伤口愈合过程与其局部微环境(温度、湿度、无菌性等)密切相关。然而,由于传统创面敷料缺乏有效的热管理性能,在户外炎热环境下,传统敷料吸收太阳光,会导致创面温度快速升高,易引发炎症反应并减缓创面的愈合。日间辐射制冷是一种将热量通过大气透明窗口发射到寒冷外太空,同时能够反射大量太阳辐射热,从而实现降温的被动式制冷技术。该技术可以在强阳光照射下实现零能耗的亚环境冷却,在节能建筑和个人热管理织物领域显示出了巨大应用前景。

在该工作中,作者们首次将辐射制冷技术引入到创面敷料领域,提出了基于红外高透的聚酰胺6和良好生物相容性的丝素蛋白的分层结构设计的辐射制冷创面敷料。该敷料在中红外波段发射率达到0.94,太阳光波段反射率高达0.96,具备优异的日间辐射制冷光学性能,在阳光直射下可以实现比环境温度降低7 °C的效果;同时其微纳纤维网络结构设计保证了其良好的透气、透湿、抑菌等性能。与传统商业敷料相比,在户外炎热环境下,该辐射制冷创面敷料可有效地防止伤口界面形成炎热和潮湿的环境。在阳光直射下的小鼠全皮层伤口修复实验结果表明辐射制冷敷料可以抑制伤口炎症,加速伤口愈合速度。RNA测序结果中的差异性基因表达进一步验证了辐射制冷敷料在阳光直射下具有加速伤口修复的功能。

图1:DRC dressing的结构设计和太阳光下的工作机制。

图2:DRC dressing的结构分析及其物理性能。

图3:DRC dressing的日间辐射制冷性能。

图4:户外太阳光下DRC dressing创面修复性能。

图5:基于转录组测序技术的创面处差异性基因表达。

作者提出并设计了日间辐射制冷创面敷料,为缓解太阳光下伤口过热、加速伤口愈合提供了一条新的途径,并为在极端环境下生物医学应用的设计和开发提供了灵感。(来源:科学网)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s44286-024-00050-4