本综述题为《Biomimetic nano dressing in wound healing: design strategies and application》（仿生纳米敷料在伤口愈合中的应用：设计策略与应用），发表于 Burns & Trauma 期刊2025年第13卷，文章编号tkaf038，于2025年6月10日在线发表。该综述由南方医科大学南方医院皮肤科的李莉（Li Li）教授团队完成，第一作者为王梦蕾（Menglei Wang）和李海清（Haiqing Li）（共同第一作者）。研究得到了国家自然科学基金及广东省自然科学基金等项目的资助。
全球范围内，伤口的高发病率——尤其是压力性溃疡（pressure ulcers）和糖尿病溃疡（diabetic ulcers）等慢性难愈性创面——严重影响了患者的生活质量，并带来了沉重的社会经济负担。伤口愈合包含止血、炎症、增殖和重塑四个阶段，任一阶段受阻都可能导致愈合延迟或发展为慢性伤口。传统敷料（如纱布）功能单一，可能造成伤口脱水和二次损伤；生物活性敷料成本高昂且稳定性差；而传统纳米材料虽然具有抗菌和抗炎特性，但生物相容性不足，促进组织再生能力有限。在此背景下，仿生纳米敷料（biomimetic nano dressings）凭借其卓越的生物活性、生物相容性和刺激响应特性，成为下一代伤口敷料的理想候选，为伤口管理带来了巨大的潜力。
仿生纳米敷料通常由基质（matrix）和功能性成分组成。理想的基质应模拟天然细胞外基质（extracellular matrix, ECM）的结构和功能，提供机械支持并调节细胞活动。基质材料通常由天然聚合物（如壳聚糖、丝素蛋白）与合成聚合物（如聚乙酸、聚乳酸）共混而成。功能性成分则通过仿生策略赋予敷料抗菌、抗炎、促血管生成和促细胞增殖等功效。
在制备技术方面，综述重点介绍了以下几种方法。静电纺丝（electrospinning）技术能够生产出类似ECM结构的纳米纤维（nanofibers, NFs），而改进的同轴静电纺丝（coaxial electrospinning）则可制备出模拟细胞核-壳结构的多功能生物活性纳米纤维。自组装（self-assembly）技术可用于构建模拟天然纤维的超短肽自组装结构。冷冻干燥（lyophilization）技术能够创造出具有大孔结构的水凝胶基质，更好地模拟ECM并保存生物活性成分的活性。聚合与交联反应显著增强了敷料的稳定性和机械性能，其中动态交联策略可大幅提升敷料的自修复效率。此外，三维打印（3D printing）作为新兴技术，在定制个性化敷料方面展现出巨大潜力。
这是本综述的核心内容，从结构仿生和功能仿生两个维度进行了系统阐述。
1. 模拟动植物结构： 为解决传统敷料在湿润创面上粘附力不足的问题，研究受贻贝足蛋白儿茶酚基团粘附机制的启发，设计了富含聚多巴胺（polydopamine, PDA）或单宁酸的仿生纳米敷料，显著增强了湿粘附力。受寄生虫钩状结构或蚊子口器结构启发而设计的微针（microneedle, MN）贴片，能实现与光滑皮肤的强大机械互锁和牢固粘附。此外，模仿荷叶表面的多级微纳疏水结构，可制备出防水且防止细菌粘附的敷料；模仿蜂巢状多孔亲水结构，则可高效吸收渗出液，同时维持创面最佳湿度。在力学性能优化方面，仿珍珠层“砖-泥”结构或植物维管束结构，可赋予敷料优异的拉伸强度和各向异性的力学性能。
2. 模拟皮肤结构： 针对全层皮肤缺损修复的复杂需求，仿生纳米敷料通过模拟皮肤结构来重建屏障系统和再生微环境。模拟表皮致密结构的纳米多孔膜或纳米纤维可作为物理屏障，防止水分蒸发和微生物入侵。模拟真皮层定向排列的胶原纤维结构，则可引导细胞定向迁移和增殖，加速愈合。利用Janus纳米纤维膜构建的双层敷料，上层模拟表皮屏障功能，下层模拟真皮的支撑和修复功能，在动物实验中15天内即可实现大鼠深二度烧伤创面的完全表皮再生。
3. 模拟细胞外基质（ECM）： ECM在伤口愈合中为细胞提供物理支持并调节其行为。ECM的破坏和功能丧失是慢性伤口延迟愈合的重要原因。纳米纤维、水凝胶和脱细胞ECM（decellularized ECM）是模拟ECM的三种主要形式。纳米纤维通过多元组分纺丝和表面功能化来模拟ECM的纤维结构和多孔性；水凝胶以其高含水量和类ECM的力学性能被广泛应用，通过引入整合素结合域和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）底物，可复制ECM的动态重塑特性；脱细胞ECM则直接保留了天然ECM的复杂结构和生物活性分子，能触发血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）等释放，促进血管化和组织再生。此外，大豆蛋白等低成本材料因含有类似ECM蛋白的生物活性肽，也展现出作为ECM模拟材料的巨大潜力。
1. 模拟皮肤生理功能： 模仿皮肤的机械屏障，通过掺入生物可降解弹性体（如聚柠檬酸酯、聚氨酯）使敷料具有类皮肤弹性，缓冲机械应力。模仿免疫屏障，通过引入抗菌肽或特定结构设计（如淀粉样蛋白衍生的毒素模拟物自组装成β-折叠水凝胶），赋予敷料固有的抗菌活性，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌效率极高。模仿皮肤的感觉功能，集成了温度/湿度传感器和药物控释系统的无线智能敷料，能实时监测创面状态并通过手机控制药物释放。模仿皮肤的体液调节功能，基于Janus异质结构设计了具有单向排液能力的敷料，或利用金纳米棒的光热效应实现近红外调控的渗出液原位蒸发，以维持创面最佳湿润环境。
2. 模拟伤口愈合过程： 在止血阶段，模仿凝血级联反应，壳聚糖基敷料能显著缩短止血时间并减少出血量。在炎症调节阶段，模拟巨噬细胞的归巢能力，仿生单原子纳米酶可实现抗炎药物的精准靶向递送，重塑炎症微环境。在增殖阶段，通过掺入导电材料模拟生理性伤口电信号，引入内源性电场以激活电压门控钙通道，加速细胞迁移。在重塑阶段，基于肌动蛋白收缩机制设计的温敏性收缩敷料，受体温激活后产生收缩应力，实验证实可使创面闭合率提高约45%。
3. 模拟生物刺激响应性： 根据伤口微环境（如pH、缺氧、糖代谢）的动态变化，设计了多种刺激响应型敷料。基于体内某些酶和细胞在特定pH下活性最佳的机制，pH响应性敷料可根据炎症期酸性或增殖期中性环境，动态释放药物或调节纳米酶活性，实现时空优化的治疗效果。受植物光合作用启发，将微藻掺入敷料设计中，可实现光驱动产氢或产氧，改善创面缺氧状况。光响应型敷料则利用近红外光实现药物控释，并可协同光热治疗（photothermal therapy, PTT）和光动力治疗（photodynamic therapy, PDT）。模拟胰腺β细胞机制的葡萄糖响应性纳米敷料，能根据创面葡萄糖水平精确调控胰岛素或二甲双胍的释放，对治疗糖尿病创面尤为有利。
感染创面： 仿生纳米敷料通过模拟天然抗菌机制，提供了精准抗菌方案。例如，基于压电效应的敷料可催化产生ROS，实现高效杀菌；甘露糖配体修饰的肽水凝胶能选择性靶向并消除大肠杆菌。
烧伤创面： 烧伤创面复杂，涉及失控炎症、高感染风险和神经损伤。利用硫酸化海藻酸盐和普鲁士蓝纳米颗粒制备的多维抗炎敷料，在小鼠深二度烧伤模型中实现了98%的愈合率。此外，双层敷料可实现抗感染与抗炎的功能协同。
糖尿病创面： 针对高血糖、氧化应激、感染和血管生成受损的微环境，刺激响应型敷料可实现葡萄糖依赖的降糖药物释放。一种葡萄糖驱动的贴片可催化葡萄糖氧化产生电能和过氧化氢，实现靶向杀菌，10天内促进糖尿病小鼠长出新毛囊的成熟皮肤组织。
皮肤癌术后创面： 此类创面需兼顾抗肿瘤、抗菌和组织再生功能。结合光热疗法的仿生敷料可有效清除残余肿瘤细胞和细菌。例如，利用乌贼墨汁衍生的天然黑色素纳米颗粒制备的微针，可通过PTT消除肿瘤细胞，同时释放原硅酸阴离子促进愈合。
仿生纳米敷料通过仿生设计在生物相容性和功能性上实现了对传统纳米敷料的突破。目前，仿生策略正向智能闭环系统发展，如集成多种代谢物传感器和柔性生物电子接口，实现“感知-反馈-治疗”的同步进行。然而，长期生物安全性、功能性成分的免疫原性、降解产物的蓄积毒性等问题仍需深入研究。器官芯片和人工智能预测模型有望为长期体内毒性研究提供新方案。此外，目前的仿生策略在毛囊再生和神经感觉功能恢复方面仍处于起步阶段，未来研究需关注真皮乳头细胞的诱导和施万细胞基底膜结构的模拟。向临床转化方面，Integra®和Matriderm®等ECM模拟产品的成功提供了宝贵经验，但多级结构仿生带来的高成本和生物源材料的批次差异仍是产业化的主要挑战。未来的研发应依托3D打印和微流控芯片实现规模化生产，并开发全合成的仿生材料以消除生物风险。
本综述系统性地总结了仿生纳米敷料的设计策略和应用前景。通过从结构和功能两大角度进行仿生创新，这些新型敷料为解决感染、烧伤、糖尿病和皮肤癌术后等复杂伤口的临床难题提供了广阔的治疗选择。文章不仅梳理了现有的材料和技术，更深刻揭示了仿生设计在优化创面修复中的核心作用，为下一代智能、精准、高效的伤口管理策略指明了研究方向。