本文介绍了一项由Hua Wei、Houchao Jing、Can Cheng、Yaqing Liu和Jingcheng Hao等研究人员在《Advanced Functional Materials》期刊上发表的研究成果，题为“A Biomimetic One-Stone-Two-Birds Hydrogel with Electroconductive, Photothermally Antibacterial and Bioadhesive Properties for Skin Tissue Regeneration and Mechanosensation Restoration”。该研究开发了一种多功能水凝胶，旨在同时促进皮肤组织再生和恢复受损皮肤的机械感觉功能。
皮肤作为人体最大的机械感觉器官，其损伤不仅会导致组织结构的破坏，还可能引发永久性的感觉功能障碍。尽管现有的水凝胶敷料在加速伤口愈合方面显示出临床潜力，但如何通过单一材料同时恢复皮肤的组织结构和感觉功能仍然是一个挑战。本研究旨在开发一种多功能水凝胶，结合导电性、光热抗菌性和生物粘附性，以促进皮肤组织再生并恢复机械感觉功能。
研究团队设计了一种基于动态交联双多糖（木葡聚糖和壳聚糖）基质网络的多功能水凝胶，其中嵌入了聚多巴胺修饰的还原氧化石墨烯纳米片（PRGO）。该水凝胶具有可调节的模量，能够与伤口部位的皮肤组织相匹配，并通过光触发的二次交联增强机械性能。此外，PRGO的光热活性可以将局部温度提升至约50°C，显著抑制细菌生长，从而促进皮肤组织再生。
研究的主要步骤包括： 1. 水凝胶的制备：通过氧化木葡聚糖（OXG）与PRGO的混合，再与甲基丙烯酸壳聚糖（CSMA）进行一锅凝胶化，制备出动态交联的水凝胶（OC/PRGO）。通过光照射，水凝胶的机械模量得到增强，形成与皮肤组织相匹配的共价交联网络。 2. 物理化学和机械性能测试：通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）等手段对水凝胶的物理化学性质进行了表征。流变学测试表明，水凝胶具有剪切稀化和自愈合特性，适合临床注射应用。 3. 生物粘附性和生物相容性测试：通过拉剪试验评估了水凝胶与猪皮的粘附强度，结果显示PRGO的加入显著提高了水凝胶的粘附性。细胞实验表明，水凝胶对人脐静脉内皮细胞（HUVEC）具有良好的生物相容性，且能促进细胞迁移和增殖。 4. 光热抗菌性能测试：通过近红外（NIR）照射，水凝胶表现出优异的光热转换性能，能够有效抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长。实验表明，PRGO的加入显著增强了水凝胶的抗菌性能。 5. 体内伤口愈合实验：在小鼠全层皮肤缺损模型中，OC/PRGO水凝胶显著加速了伤口愈合，并在21天内完全闭合伤口。组织学分析显示，水凝胶处理组的表皮和肉芽组织厚度显著增加，胶原沉积更为密集。 6. 机械感觉功能恢复实验：水凝胶的导电性能使其能够模拟皮肤的机械感觉功能，实时监测人体关节运动、脉搏、肌电图（EMG）和心电图（ECG）等生理信号。实验表明，水凝胶能够高灵敏度地检测和量化人体的机械刺激。
本研究开发了一种多功能水凝胶，能够同时促进皮肤组织再生和恢复机械感觉功能。该水凝胶具有可调节的模量、优异的生物粘附性、高效的光热抗菌性能和导电性能，适用于治疗严重皮肤损伤。通过体内实验，研究证明了该水凝胶在加速伤口愈合和恢复皮肤感觉功能方面的潜力。RNA测序分析表明，水凝胶通过诱导适应性免疫反应和控制炎症，促进了伤口修复。
该研究为严重皮肤损伤的治疗提供了一种新的材料解决方案，具有广泛的应用前景。该水凝胶不仅能够加速伤口愈合，还能恢复皮肤的机械感觉功能，有望在临床中用于烧伤、癌症和事故导致的皮肤损伤治疗。此外，该水凝胶的导电性能使其能够用于实时监测生理信号，为医疗诊断提供了新的工具。