冻伤是一种常见的急性冻伤，可引起广泛的组织损伤，通常需要截肢。然而，大多数临床干预措施都面临着在恢复血液供应的同时预防或减轻再灌注损伤的挑战。

近期，西南交通大学周绍兵教授团队一种具有预防再灌注损伤和热刺激功能的纤维贴片，用于冻伤治疗。将衣康酸（ITA）包埋在项链状聚合物纤维表面中，优化了其释放动力学，有效地抑制了代谢途径中活性氧（ROS）的产生。来自纤维基质的局部热刺激调节细胞因子的分泌，促进冻伤组织的微循环重塑。在三级冻伤模型研究中，纤维贴片在加速组织修复方面显示出优越的治疗效果，优于传统的药物治疗。因此，本研究为冻伤管理提供了一种便携、有效和预防性的解决方案。相关研究成果以“Design and Development of Fiber Patch to Prevent Reperfusion Injury and Provide Thermal Stimulation for Treating Severe Frostbite”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1 纤维贴片的制备及其对冻伤组织治疗作用的示意图

如图1a所示，用于设计贴片的纤维基质由聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）和明胶包封的聚多巴胺（PDA）颗粒组成。纤维表面不连续的表面结由聚乙烯醇（PVA）和包封衣康酸（ITA）组成。PVA结引起的高拉普拉斯压差（ΔP）和表面能梯度（Fc）促进了渗出液的吸收和随后的ITA释放（图1b）。同时，在红光照射下，纤维基质中的PDA颗粒发生光热转换，将冻伤组织的温度提高到约43℃，实现了快速再升温。纤维贴片释放的ITA与线粒体中的SDH结合，抑制琥珀酸代谢，从而减少血液供应恢复后细胞内ROS的产生。实验结果表明，微米级的PDA颗粒可以保留在冻伤组织内，引起组织内热刺激。局部热刺激可上调冻伤组织中热休克蛋白-90（HSP-90）和缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达，通过增强血管内皮生长因子（VEGF）的表达与稳定性，促进血管生成和微循环重塑。

图2 具有项链结构纤维的形貌和释放性能表征。

图3 具有项链状纤维的便携式纤维贴片及其表面性能。

图4 纤维贴片预防再灌注损伤及线粒体保护作用。

图5 应用纤维贴片后H/R模型细胞的增殖活性和管形成。

图6 纤维贴片对冻伤组织的治疗效果。

图7 纤维补片预防再灌注损伤及损伤组织再生。

结论：

本研究开发了一种新型纤维贴片，能够防止再灌注损伤和热刺激，用于治疗冻伤。纤维贴片内的项链状纤维同时封装PDA和ITA。通过优化PDA颗粒直径和纤维表面特性，调节了复温效果并控制了ITA的释放。释放的ITA通过结合琥珀酸脱氢酶抑制活性氧生成，从代谢途径预防了复温后的再灌注损伤。局部热刺激上调冻伤组织中HSP-90和HIF-1α，增强VEGF表达和稳定，促进微循环重建和胶原沉积，从而加速组织修复。本研究开发的纤维贴片作为一种便携式、可自主使用的冻伤治疗装置显示出巨大的潜力。

原文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202503172