理大研發 | 仿生智能雙面敷料,協同調控黏附-收縮,減少疤痕生成
  • 2026-05-31 15:15

香港理工大學領導的團隊開發了一種仿壁虎剛毛的智能雙面敷料,可在無需外界刺激的情況下,同時實現可編程的收縮與可逆黏附,加快傷口閉合並減少疤痕形成。研究成果已刊於《先進材料》。

論文:

 

研究背景

創面閉合是傷口修復的核心過程之一。研究已指出,若創面張力持續過高,會刺激促炎因子釋放並加重纖維化,最終形成更明顯疤痕。近年有不少有關力學活性敷料的研究,希望透過主動產生收縮力來調節創面張力。

不過現有技術仍存在幾個明顯限制:不少系統需要溫度、水分或酶等外界刺激才能啟動,若在完全無外界刺激條件下精準控制收縮力,仍相當困難。此外,許多力學敷料依賴化學黏合劑固定,難以在收縮過程中同步增強黏附,亦不易安全拆除。

壁虎足部剛毛結構,可透過范德華力與界面摩擦,實現高效及可逆的黏附,因此啟發了不少仿壁虎生物黏附材料。不過這類結構過去多用於提升貼附與剝離性能,較少與可編程創面收縮機制真正地整合。

研究成果

香港理工大學應用生物及化學科技學系趙昕博士及團隊,設計了一種機械智能雙面敷料 MIBs,其核心材料為一種光交聯、具良好生物相容性與彈性的聚二甲基丙烯酸酯(PmLnD)。團隊利用微模塑技術,在敷料內側構建出高、寬均為 50 微米的雙向楔形微結構,模仿壁虎剛毛排列,用以增強與組織的可逆黏附;外側保持平整,以保留材料整體可拉伸性。

這一敷料的關鍵是,能透過預拉伸,實現收縮力的可編程控制。敷料在貼上創面後,會嘗試恢復原始形狀,從而產生向心收縮力,把創面向中間拉近;與此同時,內側的仿壁虎楔形微結構,會在收縮過程中同步增強與組織之間的范德華作用和界面摩擦,使黏附強度隨收縮力一同上升,形成真正的黏附-收縮動態耦合。僅透過 0%–35% 的預拉伸範圍,便可把創面閉合強度精準調控在 0–89 kPa。

這種設計同時兼顧了治療結束後的拆除需求。對敷料作反向拉伸時,可抵消其內部收縮力,並降低界面黏附強度,從而實現較安全、無創的剝離。

在動物實驗中,團隊於大鼠與豬全層皮膚缺損模型驗證了這種敷料的效果。MIBs 敷料顯著加快了創面再上皮化,促進血管新生,並整體改善癒合質量。這種效果與黏着斑激酶(FAK)的下調密切相關:在炎症期,FAK 下調可抑制 NFκB 炎症訊號,並促進巨噬細胞向抗炎 M2 型極化;在增殖期,FAK 的改變有助活化 Wnt 通路,促進再生;在重塑期,FAK 下調可抑制 TGFβ 通路,幫助平衡細胞外基質沉積與降解,從而減少瘢痕形成。

研究團隊

論文共同第一作者是理大的 Di Suo、Yuhe Yang,通訊作者是趙昕博士。

 

 


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