皮肤作为身体最大的器官和抵御外界的屏障，很容易因外伤而受损，通常需要伤口快速愈合。然而，局部高温作为损害皮肤的因素之一，会导致氧化应激并扰乱伤口的环境，导致炎症并最终抑制伤口修复。因此，维持伤口的热环境对于促进伤口组织再生至关重要。目前，各种类型的伤口敷料（如纱布、泡沫和水凝胶）已被广泛研究用于加速伤口愈合；然而，这些敷料不具有被动热调节功能。例如，虽然敷料可以帮助伤口在近乎理想的条件下愈合，但一旦暴露在阳光下，哪怕是很短的时间（愈合期间的常见情况），伤口的局部环境就会过热（>40 °C），导致愈合受损。因此，有必要探索一种新的敷料设计，即使在室外高温条件下也能保持伤口理想的热舒适性。
日间辐射冷却（DRC）——通过大气透明窗口（8–13μm）自发向外层空间辐射热量（3 K），同时强烈反射太阳辐照度（太阳光谱 = 0.3–2.5 μm）——最近为阳光下被动冷却开辟了一条重要途径。因此，开发基于DRC的伤口敷料可以为解决阳光下伤口过热问题提供有效的方法。过去几年，各种DRC材料，如薄膜、冷却木材、织物和白色涂料，在阳光下表现出了优越的被动冷却性能。然而，在开发基于 DRC 的伤口愈合敷料时，还需要考虑一些额外的要求。首先，理想的敷料需要具有生物相容性和弱酸性，因为它直接与皮肤接触。需要良好的水蒸气渗透能力以避免伤口周围过度潮湿。此外，防止外部微生物的入侵对于确保伤口健康愈合至关重要。
成果简介
近日，南京大学朱嘉、朱斌和武汉纺织大学徐卫林等人提出了一种基于聚酰胺6/丝素蛋白双层的日间辐射冷却（DRC）敷料，该敷料能够在阳光照射下显著降低皮肤伤口的温度。
图|用于阳光下局部伤口环境管理的DRC敷料的结构设计及其工作机制示意图
该新型的伤口敷料，它不仅能够应对日常的伤口保护需求，还能够在户外阳光照射的特殊环境下发挥作用。这种敷料的设计灵感来源于自然界中的辐射冷却现象，即通过特定的材料和结构设计，使得物体能够将热量以辐射的形式有效地散发到外部空间，从而实现冷却效果。研究团队通过电纺技术制备了这种敷料，利用聚酰胺6的中红外透明性质和丝素蛋白的生物相容性，实现了高中红外辐射率（约0.94）和阳光反射率（约0.96），在直射阳光下能够实现比环境温度低约7°C的冷却效果。
图|DRC敷料的结构和物理性能
实验结果表明，DRC敷料在降低伤口温度方面表现出色，这对于减少阳光照射引起的炎症反应至关重要。DRC敷料通过维持适宜的局部温度，有助于减轻炎症反应，从而为伤口愈合创造了一个更加有利的环境。微生物感染是导致伤口愈合失败的主要原因之一，而DRC敷料能够有效阻挡细菌的侵入，降低感染风险。同时，适当的水分管理对于维持伤口床的适宜环境和促进愈合同样重要。DRC敷料通过其独特的纳米纤维结构，实现了良好的水分透过性，避免了伤口过度湿润或干燥，从而有利于伤口的愈合。
图|DRC敷料的辐射冷却性能测量
在对小鼠全厚度皮肤损伤进行修复的研究中，使用DRC敷料的伤口愈合速度明显加快，与商业敷料相比，显示出更佳的愈合效果。此外，DRC敷料还展现出良好的抗菌屏蔽性能和水分透过性，能够有效阻挡金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等微生物的侵入，同时保持伤口适度的湿度，为伤口提供了理想的局部热环境。
图|DRC敷料治疗日光下全层损伤的疗效评价
研究还通过RNA测序分析了DRC敷料促进伤口修复的分子机制。结果显示，DRC敷料能够上调与皮肤再生相关的关键基因表达，如Shh、Epgn、Etv4、Sox21等，同时下调与免疫系统激活和氧化应激相关的基因表达，如Tlr9、Trim30d、Nos1等。这表明DRC敷料通过降低伤口的热负荷，抑制炎症反应和氧化应激，从而加速伤口愈合。
图|DRC敷料处理伤口的RNA测序
小结
该研究成功开发了一种新型的日间辐射冷却敷料，通过其独特的光学特性和生物相容性，为阳光下伤口的快速愈合提供了一种有效的解决方案。DRC敷料不仅能够有效降低伤口温度，避免过热引起的炎症，还能够抑制氧化应激，促进伤口的再生和修复。这项工作不仅为伤口管理提供了新的策略，也为极端或多变环境下的生物医学应用提供了设计灵感。
尽管DRC敷料在促进伤口愈合方面展现出巨大潜力，但仍存在一些局限性和挑战。例如，在寒冷的冬季，DRC敷料的冷却效果可能会受到影响。此外，敷料与新生组织的粘附可能会在更换敷料时对伤口造成损伤。未来的研究可以探索将超疏水性皮肤友好材料整合到DRC敷料设计中，以解决这些问题。此外，DRC敷料的长期效果和安全性也需要进一步的临床研究来验证。
参考文献：
Daytime radiative cooling dressings for accelerating wound healing under sunlight. Nature Chemical Engineering 2024.
https://doi.org/10.1038/s44286-024-00050-4
