本文发表于 *Cell Biomaterials*，由 Akshat Joshi、Meenakshi Kamaraj、Nafiseh Moghimi、Rachael Orkin 和 Johnson V. John 等人共同撰写，通讯作者 Johnson V. John 来自 Terasaki Institute for Biomedical Innovation。该文于 2026 年 10 月 20 日在线发表，文章类型为综述（review），主题围绕利用模块化生物材料（modular biomaterials）重新定义皮肤伤口愈合的未来。
文章的核心论点是：传统块状支架（bulk scaffold）虽然被广泛用于伤口敷料，但由于缺乏适当的微结构（microarchitecture）和生物活性（bioactivity），往往难以满足慢性伤口和感染性伤口的快速、低瘢痕修复需求。相比之下，模块化生物材料——尤其是微凝胶（microgels）、多孔微球（porous microspheres）和微孔退火颗粒（microporous annealed particles, MAPs）——代表了一种新的设计理念，即通过微尺度构建单元的组装，获得可注射、可定制且具有微孔结构的支架，有望成为下一代伤口治疗平台。文章系统梳理了模块化支架的制造策略、其在伤口愈合中的应用、与块状支架的临床结果对比，以及转化医学中的挑战与未来趋势。
在制造策略方面，文章首先介绍了乳化法（emulsification）。这是一种自下而上的方法，通过机械搅拌将连续油相与含单体、引发剂和表面活性剂的不连续水相混合形成液滴，再引发聚合交联形成微凝胶。乳化法设备简单、通量中等，但粒径分布较宽，形状控制有限。文章举例说明，明胶水凝胶微粒（gelatin hydrogel microparticles, GelMPs）可通过油包水乳液技术制备，并与人间充质干细胞（human mesenchymal stem cells, hMSCs）结合，在体外伤口愈合模型中显示出增强的细胞活性和愈合能力。此外，双重乳化法（double emulsification）可进一步提高药物包封效率，而光交联（photo-crosslinking）则能缩短交联时间并改善包封药物和细胞的存活。
第二种策略是微流控（microfluidics）。该方法利用流动聚焦装置使油相和水相在交叉处相遇，通过剪切力和疏水作用生成尺寸均一的液滴。微流控制备的微载体具有高度单分散性，可精确控制粒径和包封效率，适合实现生物活性分子的时空控制释放。例如，研究者通过双乳液微流控芯片制备了载有血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA）微载体，并进一步利用聚多巴胺（polydopamine, PDA）修饰以锚定骨形态发生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2, BMP-2），在体内促进了组织形成。此外，微流控还被用于制备人血小板裂解物-透明质酸（human platelet lysate-hyaluronic acid, PL-HA）混合微凝胶，以及封装间充质干细胞球体的微针贴片（microneedle patch），用于糖尿病伤口治疗。微流控的优势在于粒径均一性好、包封效率高，但其体积通量较低、设备成本高，并且可能存在通道堵塞和规模化难度。
第三种策略是电喷雾（electrospraying）。该技术通过在针头施加电压，使聚合物溶液克服表面张力形成液滴，再收集于交联溶液或液氮中形成微球。通过调节流速、针头直径、电压和收集距离，可以精细控制微球尺寸和多孔结构。同轴喷嘴（coaxial nozzle）设计可制备高度互连孔结构的多孔微球，用于促进细胞浸润和新生血管化。文章举例说明，聚乳酸/明胶纤维微球载有锶和单宁酸（tannic acid），能够持续释放单宁酸并促进软骨基质分泌；而包裹间充质干细胞球体的海藻酸盐微珠在体内促进再上皮化、CD31 表达和胶原纤维排列。电喷雾还可用于制备非球形盘状微粒，以增加接触面积、提高细胞和药物负载效率。
第四种策略是光基 3D 打印，尤其是数字光处理（digital light processing, DLP）。DLP 技术能够逐层固化光敏聚合物，实现微尺度特征的精确构建，从而制造具有定制几何形状和孔隙结构的微凝胶或微球。DLP 在制造可注射微凝胶和微球方面具有高度可重复性和自动化潜力，甚至可打印包含周细胞支持的血管毛细血管结构。文章指出，DLP 已用于快速打印包裹人牙髓干细胞（human dental pulp stem cells, hDPSCs）的甲基丙烯酸明胶（gelatin methacrylate, GelMA）微球，并展示了在神经修复和牙髓再生中的应用前景。3D 打印的主要优势在于无与伦比的定制能力和患者特异性形状设计，但其并行化生产难度较大、打印时间较长。
文章进一步从应用角度分析了三类模块化支架：微凝胶退火形成的多孔支架（MAPs）、多孔微球作为伤口填充物、以及可注射微凝胶作为伤口填充物。MAPs 通过将微凝胶颗粒退火成三维结构，形成具有可控微孔结构的支架。其孔隙率可通过粒径、刚度和退火化学来调节，从而模拟个体伤口微环境。Segura 团队早期利用微流控制备聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）乙烯砜微凝胶，并通过因子 XIIIa 介导的退火形成微孔组装体，实现了无瘢痕再生。此外，异质性 MAPs 可通过整合肝素-硫醇微凝胶来稳定内源性生长因子，促进再上皮化和血管生成，而无需外源性生长因子。MAPs 还可通过退火化学调控免疫反应，例如由 D-肽交联的 PEG-SH 微凝胶可诱导无瘢痕伤口再生。
多孔微球（porous microspheres）因其内外互连孔结构、低密度和高表面积，成为有潜力的伤口填充物。它们能够吸收渗出液、顺应不规则伤口形态，并促进血管生成、胶原沉积和再上皮化。例如，纤维素基多孔微球经聚多巴胺涂层后，可在无外力条件下完美填充伤口，抑制炎症和细菌干扰。铜离子-羧甲基纤维素-甲基丙烯酸明胶/聚多巴胺（CuII-CMC-GelMA/PDA）复合微球在大鼠伤口模型中显示出促进伤口愈合和抗感染的效果。此外，多孔微球也被用于递送水溶性差的药物，如积雪草苷（asiaticoside）。
可注射微凝胶（injectable microgels）因其微创性和优异的缺损填充性而受到关注。与传统纳米孔水凝胶相比，微凝胶具有微孔结构，有利于氧气、营养和细胞扩散。可注射微凝胶可设计为多室结构，分别负载抗生素和促血管生成药物，实现多机制协同治疗；也可设计为光热响应系统，通过近红外照射促进药物释放。临床试验表明，可注射微凝胶在缺损填充、减少不适和降低感染率方面优于块状水凝胶。
在与块状支架的对比中，模块化微支架在孔隙结构、应用顺应性、细胞递送、临床结果和个性化潜力方面均表现出优势。模块化支架具有微孔结构，可加速细胞浸润、宿主组织整合和新生血管化；而块状支架的纳米孔结构限制细胞迁移和血管化。模块化支架可通过注射或填充适应不规则伤口，而块状支架预成型后难以完全填充复杂腔体。临床前研究表明，模块化支架可实现更快的伤口闭合、更好的胶原沉积和更低的瘢痕形成。然而，模块化支架的可及性较低，因为新型生物支架需要临床审批，且制造成本较高。
文章最后讨论了临床转化中的挑战和新兴趋势。监管层面，模块化支架的审批时间和成本随材料偏离 510(k) 和公认安全材料而显著增加。规模化制造、储存和运输也是瓶颈。为了解决这些问题，文章提出人工智能和机器学习（AI/ML）可用于优化生物材料设计和制造参数，减少试错过程。水凝胶-电子系统（hydrogel-electronic systems）和生物混合水凝胶（biohybrid hydrogels）也被视为个性化伤口护理的新方向，例如整合 CRISPR-Cas9 蛋白和基因电路的智能敷料，可根据生物标志物释放细胞因子。
总体而言，这篇综述系统阐述了模块化生物材料在皮肤伤口愈合中的设计理念、制造策略与应用进展，强调了微孔结构、可注射性和个性化设计相较于传统块状支架的独特优势。文章为研究者提供了从材料制备到转化应用的完整视角，并指出了未来在制造规模化和智能设计方面的关键发展方向。