本研究的主要作者为Zhaoxin Ji、Ting Wei等人，来自多个单位，包括苏州大学功能纳米与软材料研究院、同济大学材料科学与工程学院等。本研究成果发表于Tsinghua University Press的《Nano Research》期刊，定于2024年第17卷第8期发表。
皮肤是机体对抗外界威胁（如细菌感染和紫外线辐射）的第一道防线。然而，皮肤组织损伤会严重影响患者生活质量，尤其是如糖尿病伤口这类难治愈伤口已成为全球范围内的重要公共健康问题，并显著增加了经济负担。目前已有多种三维结构的水凝胶被开发用于保持伤口湿润及吸收渗液，以促进愈合。然而，现有的水凝胶通常缺乏促进主动伤口收缩、有效抗菌和抗炎等功能，因此对更加高效多功能的水凝胶需求迫切。本研究开发了一种基于Poly(N-isopropyl acrylamide)（PNIPAm，聚N-异丙基丙烯酰胺）和Tannic Acid-Ag nanoparticles（TA-Ag NPs，单宁酸-银纳米粒子）的新型水凝胶，旨在实现主动伤口收缩、抗菌、抗炎以及良好生物相容性等多功能。
TA-Ag NPs的制备：
研究团队通过简单混合单宁酸溶液和AgNO3（硝酸银）制备了TA-Ag NPs，其粒径测得为约100 nm，电位约为23.6 mV。此外，通过透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）验证了TA-Ag NPs的成功合成及其潜在催化特性。
PNIPAAm/TA-Ag水凝胶的制备及表征：
通过自由基聚合技术，将NIPAm单体、PEGDMA（聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，交联剂）和APS（过硫酸铵，引发剂）与TA-Ag结合，室温下经过6-8小时形成化学交联的PNIPAAm/TA-Ag水凝胶。使用和表征方法包括傅里叶红外光谱（FTIR）验证聚合反应完成，扫描电子显微镜（SEM）表征凝胶的三维网络结构。
水凝胶的流变学和机械性能测试：
通过储存模量（G’）与损耗模量（G”）测定水凝胶网络的弹性。结果显示PNIPAAm/TA-Ag水凝胶的力学强度优于其他对照组。此外，测量了其拉伸性能，结果表明TA-Ag的引入显著提高了水凝胶的柔韧性和机械强度。
自愈合能力及体积膨胀特性：
自愈合实验表明，含TA-Ag的水凝胶在25°C下能够无外力作用下恢复完整。此外，实验测定了不同水凝胶在25°C和37°C下的体积变化，其中PNIPAAm/TA-Ag水凝胶展现了显著的热响应性体积收缩行为。
抗氧化能力的评估：
通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和过氧化氢（H2O2）清除实验，验证了TA赋予水凝胶的抗氧化性能。结果表明PNIPAAm/TA-Ag水凝胶对自由基具有显著的清除作用。
体外及体内抗菌实验：
通过抑菌圈实验评估了PNIPAAm/TA-Ag水凝胶对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的抗菌能力。进一步在小鼠感染伤口模型上测试了其体内抗菌性能。
伤口愈合实验：
将制备的圆形水凝胶应用于小鼠皮肤全层伤口模型，并采用病理学切片检测再生组织厚度、肉芽组织比例及炎症情况。
结构及力学特性：
PNIPAAm/TA-Ag水凝胶表现出优异的弹性网络结构、高储能模量以及显著的热响应性体积收缩，能够在体温下主动驱动伤口收缩。
抗菌及抗氧化性能：
TA-Ag的加入使得水凝胶具有卓越的抗菌和自由基清除能力。体内实验进一步证明了PNIPAAm/TA-Ag水凝胶能够有效抑制细菌在伤口部位的感染。
促进伤口愈合：
PNIPAAm/TA-Ag水凝胶在健康及感染小鼠伤口模型中均显示出更高的愈合速率、较厚的肉芽组织形成、更低的炎症反应，以及更高的胶原沉积水平。
免疫调节能力：
通过流式细胞术和酶联免疫吸附实验（ELISA），发现PNIPAAm/TA-Ag水凝胶能够减少中性粒细胞及单核细胞的比例，并降低促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）的表达水平。
研究表明，本文开发的PNIPAAm/TA-Ag水凝胶通过热响应性主动收缩、抗菌、抗炎及抗氧化等多重机制加速伤口愈合，为伤口护理领域提供了创新的解决方案。特别是在复杂的感染性伤口愈合中，这种功能多样的水凝胶展示了巨大的潜力，未来有望在临床中广泛应用。
研究团队注重对生物材料的基础特性和复杂伤口环境的多维度影响进行详细评价，为后续类似水凝胶在临床中应用奠定了重要的理论基础和实践指导。