【成果推介】纳米纤维素光电响应材料

生命健康

生物体的许多生命过程不仅受化学信号调控还受到光电等物理信号的直接调控。光电信号在生物体的胚胎发育、神经、肌肉以及皮肤组织修复与再生等生命过程中扮演着不可或缺的角色。例如，人们模拟生物体内源电场用于慢性伤口、神经损伤修复已有几十年的历程，并且取得了不错的疗效；不同光波可以有效实现不同皮肤健康的效果，使得光电设备以激光、脉冲光、射频和超声等能量介入的方式成为非手术类皮肤年轻化的主要治疗手段。

如何更加有效的利用光电等物理信号用于生命健康过程是我们亟需解决的问题。在生活的各个方面，无论是运动过程中衣物产生的摩擦电、产生的热量都无法很好的被收集和利用。皮肤或组织被太阳照射或特定波长照射也很难很好的分离和吸收。因此，如何制备、合成对光、热或电具有更敏感的生物材料去放大信号和利用信号是解决上述问题的一个思路。

具有光/电响应的纳米纤维素医疗耗材和光电医疗器械结合，通过生物光/电效应, 影响皮肤细胞、神经细胞乃至癌症细胞的信号通路，最终达到皮肤年轻化、创伤修复、神经再生与抑制癌症复发的效果。

a.光热响应纳米纤维素面膜/凝胶: 光电器件联合光热响应纳米纤维素面膜，光电器件如LED光面具发射红光具有紧致肌肤，抚平皱纹，提升脸部轮廓的效果；发射蓝光可以祛痘、治疗敏感肌，完美改善面部问题；发射近红外光具有美白淡斑，直击肌底，改善组织营养的效果。二者联合使用，可增强LED光面具功效；上调热休克蛋白，提高皮肤抗皱效果；光热释放，促进面膜内活性成分以及玻尿酸的面部吸收；避免LED光面具使用时的失水，进一步促进水的面部吸收；可搭载治疗痤疮药物，光热释放治疗痤疮。

b.光热响应纳米纤维素皮肤敷料：光热响应纳米纤维素皮肤敷料由细菌纤维素、聚乙烯醇、聚多巴胺和微纳米级的竹炭组成，纯天然制备，无毒无害。具有高的吸水与持水能力，良好的气体和液体渗透性和良好的生物相容性。配合光电器件，产生光热效应促进人自身热休克蛋白的表达，对于难愈合的糖尿病伤口，热休克蛋白通过光热诱导可实现上调表达，在损伤部位募集，从而加速难愈合伤口的愈合。

c.光热响应氧化纤维素膜:多功能可植入的氧化细菌纤维素膜给药模型,在氧化细菌纤维素膜网络结构中负载凝血酶与金纳米笼荷载PD-1抗体，配合光电器件，产生光热效应,应用于头颈鳞癌术后治疗。

d.电活性主动愈合纳米纤维素水凝胶敷料：电活性主动愈合纳米纤维素水凝胶敷料由细菌纤维素、导电高分子组成。通过物理化学双交联的方法制备而得。该产品具有良好的热稳定性、电活性和良好的生物相容性，促进细胞的增殖、铺展及黏附。与电刺激医疗器械联合使用，能够协同促进细胞的增殖及伤口的主动愈合，有望作为伤口敷料用于临床上的伤口治疗。

e.电活性纳米纤维素神经导管：神经导管具有电活性，可以传递远端神经信号；神经导管可以连接神经缺损处近端与远端，为神经轴生长提供支撑，特殊的表面结构可以支持引导再生神经轴突的生长方向。可以与电刺激医疗器械联合使用促进功能性神经再生，防止远端肌肉萎缩。

图1 纳米纤维素光电响应材料

目前此类产品在市场上仍是空白，本成果采用器械加耗材的开发方式，以系列的光电医疗器械为基础，开发匹配的纳米纤维素医疗耗材，达到1+1＞2的联合使用效果。

光热响应纳米纤维素面膜/凝胶：与LED光面具配合使用，保持贴敷部位的水分，可快速提高贴敷部位温度（~40℃），促进贴敷部位热休克蛋白的表达，促进面膜内活性成分的释放。

光热响应纳米纤维素皮肤敷料：配合光电器件，产生光热效应，可快速提高贴敷部位温度（40~41℃），热休克蛋白通过光热诱导可实现上调表达，在损伤部位募集，调节炎症期伤口微环境、促进成纤维细胞增殖、胶原沉积、血管生成，加速难愈合伤口的愈合。

光热响应氧化纤维素膜：配合光电器件，产生光热效应, 6分钟升温至60℃，有效抑制癌症部位癌细胞的再生，用于头颈鳞癌术后治疗。

电活性主动愈合纳米纤维素水凝胶敷料：与电刺激医疗器械联合使用，预防与抑制伤口感染，伤口处抑菌效果达到99%以上，促进伤口快速愈合。

电活性纳米纤维素神经导管：与电刺激医疗器械联合使用促进功能性神经再生，神经功能恢复达到80%。

研发阶段。

该成果包括多项已授权中国发明专利。