水凝胶,让康复更快更“人性”

对于运动爱好者而言,皮肤、肌肉、骨骼甚至神经受伤都是在所难免的。最常见的皮肤损伤后,人们都会习惯性选择创口贴、纱布等“干性愈合”方式处理伤口。虽然简单便捷,但伤口容易结痂,覆盖伤口的织物敷料经常与伤口粘连,后续更换敷料容易造成创面二次感染,拖长康复时间。
随着水凝胶技术的不断进步,“湿性愈合处理”的方式能产生更好的效果,复原速度比完全干燥的情况下快1倍以上。而且不止是在表皮创口康复方面,水凝胶技术还被广泛运用在血管损伤修复,调节炎症微环境中的巨噬细胞反应,恢复受损组织功能甚至更换受损组织,以及治疗脊髓损伤,促进神经生长和分化。
对于渴望更少受伤,更快恢复的运动爱好者而言,水凝胶技术将给运动康复带来更光明的未来。
运动康复的新前沿
水溶性或亲水性的高分子,通过一定的化学或物理交联,都可以形成水凝胶。水凝胶(Hydrogel)是极为亲水的三维网络结构凝胶,因存在交联网络,能在水中迅速溶胀,并在此溶胀状态下保持大量水分而不溶解。水凝胶的聚集态既非完全的固体也非完全的液体,可应用的环境非常广泛。这些亲水性高分子种类广泛,还可以通过与其他合成材料的结合不断形成新型材料,投入到更多运动康复领域。
运动康复领域里,水凝胶目前最广泛的应用就是作为湿性愈合敷料。湿性愈合理论源于1962年,英国学者在动物试验中证实皮肤损伤在适度湿润环境下,细胞再生能力和游移速度较快,康复速度比传统的干燥环境更快。利用水凝胶制成的湿性敷料形成密闭或半密闭方式,保持伤口创面湿润,增加细胞生长和移动速度,加速伤口愈合,还可以防止结痂。
这种湿性敷料的创面处理方式已非常普遍,通过维持伤口局部微环境的低氧状态,促进毛细血管的形成。不仅可以保持创面湿润,保留渗出液活性物质促进其释放,还有利于坏死组织与纤维蛋白的溶解,减轻痛感。不少运动爱好者已经体验过湿性愈合处理的效果。水凝胶敷料还具备防水功能,可以让受伤者的创面与水接触,减低再次感染机会的同时,使受伤者洗澡等日常清洁活动都不会受到影响。
作为相比传统干性愈合敷料优势更大的新科技产品,水凝胶伤口敷料最大的优势是生物安全性,对人体无毒、无致敏性、无致癌性,对人体组织、血液和免疫系统无不良反应。相比之下,传统干性敷料,包括伤口愈合敷料,表皮贴合治疗敷料都存在一定程度的致敏性和不良反应,超过一定时间使用往往导致过敏性皮肤炎,带给伤者二次伤害。
在生物相容性方面,水凝胶的优势也更大:与人体组织和血液相容性极好。水凝胶材料结构类似于碳基生命组织,与蛋白质及细胞黏附能力极弱,不会影响人体代谢进程,又不会被人体组织吸收,溶解与血液相互作用不会引发凝血或血栓,不损伤血液组成和功能。正因这样的仿生组织特性,可以加速恢复受损组织部分或全部功能,水凝胶可以设计成与各种组织的机械特性非常相似,包括软骨、肌腱和韧带,从而帮助受伤肌体恢复。
水凝胶的世界更广阔
水凝胶除了作为运动损伤康复的湿性愈合敷料,在运动康复领域更有前途的应用是治疗关节损伤的可注射物。注射入受伤关节的水凝胶可以为新软骨组织的生长提供支架,有可能显著改善骨关节炎等的治疗。骨关节炎,半月板损伤和十字韧带损伤是运动人群常见的膝盖、手腕、脚踝、肘关节等位置的伤病,通过促进软骨组织的再生,可注射水凝胶能帮助恢复关节功能并减少对更具介入性的手术干预需求。
除了加速皮肤创面恢复的湿性愈合,加速体内软骨、组织和韧带生长,水凝胶还被探索用于预防运动相关损伤。水凝胶材料在头盔、护膝、护肘、护腕、护腿等防护装备的衬垫中若能被广泛使用,将有助于吸收和消散高强度运动中承受的外来冲撞力。通过降低受伤风险,水凝胶技术可以在很大程度上预防受伤的发生,让运动爱好者可以更好地保持长期健康。
水凝胶的合成材料研发也在突飞猛进,医疗康复科学界研制出的壳聚糖水凝胶,可以制成生物相容性生物材料支架,用于治疗以往介入式手术也难以有明显效果的脊髓损伤等较为严重的运动伤病。研究表明,使用这些支架治疗脊髓损伤可以促进神经元迁移和轴突再生,显著提高患者的愈合率。壳聚糖水凝胶中多巴胺掺杂可以增强细胞粘附和细胞亲和力,促进神经生长和分化,促进轴突再生。对于脊髓损伤的运动爱好者或疾病患者而言,这无疑是巨大的福音。
而在具体的水凝胶制品上,已有一种凝胶“墨水”面世,并通过使用定制的3D打印笔,凝胶以水滴状填充开放性伤口,加速自然愈合过程。这种墨水通过将细胞外囊泡悬浮在海藻酸钠中形成,而海藻酸钠是一种从褐藻中提取的天然胶凝剂。3D打印笔可以在精确位置和尺寸上打印凝胶颗粒,当笔尖接触伤口时,它会增加该部位的细胞外囊泡数量。这两个开创性的高科技产品均是来自国内科研成果,足以改变传统外科医生处理皮肤擦伤、撕裂和其他破裂的方式。未来,这个湿性愈合治疗产品组合,将造福更多受伤的运动爱好者,让他们能够更快痊愈,重新投入到热爱的运动中。