慢性难愈创面的致病因素多样且病理进程复杂，愈合时间长且治疗成本高，一直是临床治疗的难题。创面微环境包括围创口表面的外部微环境和创面与创面下生理结构的内部微环境，基于慢性难愈创面微环境的临床治疗策略不断创新并取得进展。水凝胶具有高含水量、性能可调节和良好的生物相容性以及与细胞外基质相似等优点，特别是负载药物能力和经过修饰赋予优异的组织黏附、抗菌、抗氧化以及调控炎症因子表达等功能，实现了创面微环境中物理、化学和生物学等多因素的响应和调控，因此在慢性难愈创面修复方面具有突出优势和临床应用前景。主要介绍慢性难愈创面的特点及病因，并对慢性难愈创面微环境响应型水凝胶的分类及其在难愈创面修复中的应用进行综述，同时探讨了当前水凝胶的不足并提出展望。
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创面愈合需多种细胞和非细胞组分共同参与，是一个复杂而又精密的调控过程。创面正常愈合需经过止血、炎症发作、细胞增殖和组织重塑4个阶段[1]。若在第2阶段受到阻滞，表现出慢性炎症、细胞衰老和不良的创面微环境等特征，导致细胞新生缓慢或停滞、组织功能受损，延迟愈合甚至无法愈合，形成慢性难愈创面。慢性难愈创面发病机制复杂多样、治疗周期长和医疗费用高昂，导致其治愈困难、医疗负担重。现今人口老龄化比重升高，加剧了基础疾病流行，慢性难愈创面的发病率和致死率也随之激增，已然成为全球医疗系统面临的挑战性难题之一，探究慢性难愈创面的治疗策略，具有重要的社会意义和临床实践意义。
创面微环境包括围创口表面的外部微环境和创面与创面下生理结构的内部微环境[2]。外部微环境是创面外表所接触的力学信号、光波、温度、pH值、水分含量、微生物、二氧化碳和氢气等环境因素[3,4]；内部微环境是指创面内部的细胞、细胞外基质、RNA、生长因子、酶和活性氧等生理生化因素[5]。基于创面微环境理论，改善慢性难愈创面微环境的生物材料及临床应用不断创新，如共生活菌敷料改善皮肤免疫微环境、白细胞-血小板纤维蛋白修复糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）、氧化镁复合电纺膜加速创面愈合、机械皮肤状多功能水凝胶织物敷料、负载率敏感型可重复水凝胶、纳米管组成的光热响应型水凝胶对抗创面细菌感染和纳米管-几丁质复合水凝胶促进伤口愈合等[6,7,8,9,10,11,12]。其中水凝胶因其优越的生物相容性、药物承载性、功能多样性和创面适应性备受青睐。
水凝胶是高亲分子（亲水或两亲分子）在物理、化学作用下，通过共价或非共价连接而形成的致密三维网状结构[13]。其不仅能帮助创面保持湿润环境和高透气性，还在药物装载能力和药物的持续可控释放方面具有显著优势[14]，可以实现创面微环境中物理、化学和生物学等多因素的调控。目前，已有多种可调控创面微环境的水凝胶投入慢性难愈创面的临床应用。本文主要从慢性难愈创面微环境特点及基于创面微环境响应型水凝胶类型和应用进行综述。
慢性难愈创面可发作于皮肤与组织黏膜等多部位，临床病症多样，常见的表现有创面溃烂、肿胀、阵痛、刺痛、瘙痒、渗出物、异味和组织功能失丧等，如烧伤创面会因瘢痕增生而无法排汗[15]。根据病因将慢性难愈创面进行分类：基础疾病如糖尿病、心脑血管病、癌症、机体免疫抑制、局部感染和重复性创伤；外部因素如物理放射、化疗、压迫和钝、利器损伤；以及自身先天免疫缺陷等都可能诱发慢性难愈创面。
DFU是目前最为棘手的慢性难愈创面之一，复发率极高，患者一年内复发的可能性高达40%。DFU的患病机制是多因素的相互作用，除外周血管因素作用、神经因素外，还需要维持长期的高血糖状态[16]。DFU作为糖尿病的主要并发症，由于糖尿病条件下存在有免疫功能失调、长期炎症、伤口处的血管生成减少等多种因素，普通的生理学方法不能有效治愈此疾病。
下肢静脉性溃疡是慢性静脉功能不全所致，静脉压持续升高，纤维蛋白渗出沉积致使溃疡面形成。下肢静脉性溃疡治愈过程缓慢，愈合结果差异较大，如小腿溃疡，大多数患者可以在6~8个月内痊愈，但特殊病程下溃疡可蔓延数年甚至数十年[17]。此外，严重的关节炎、充血性心脏病、淋巴回流障碍和营养不良等诱发病因使得溃疡面久治不愈。
压力性溃疡是长期住院患者面临的一大难题，压力性溃疡常发生于骨突出部位，病因复杂，是多种内源性与外源性因子相互影响的结果[18]。创面极易感染，更换敷料可能导致二次伤害。压力性溃疡多发于危重患者，受限于检测方法，目前不能很好地预防、治疗此疾病。
创面微环境通常是指创面内部微环境和外部微环境的总和，具体包括创面的温度、湿度、pH值、低氧张力和血管内皮细胞等因素。正常皮肤表面pH值通常在4~7，而创面pH值较高，且随着创面程度加深而升高。引发创面感染的多数病原菌，其生长繁殖最适的pH值在7.2~7.4，难愈创面的碱性环境抑菌效果较弱，不能有效控制创面修复。Cui等[19]通过持续调节创面在止血、炎症、增殖与重塑4个愈合阶段的pH值，抑制细菌生长，极大促进了创面愈合进程。
低氧是影响创面愈合的关键微环境因素之一。低氧诱发的严重间歇性缺氧可下调低氧诱导因子-2α加剧M1巨噬细胞极化，并上调促炎因子白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α表达，进而造成创面愈合受损。急性创伤时，创面微环境不会呈现低氧状态，而慢性难愈创面则会因创缘和相关组织细胞的高耗氧，持续处于低氧状态，延迟愈合。保持创面氧气通透，并清除其过量活性氧离子，是治疗DFU、下肢静脉性溃疡和压力性溃疡等慢性创面的常规疗法[20]。
血管内皮细胞是血管壁的组成成分，其结构和功能的完整性与感染、创伤和水肿等疾病造成的创面愈合过程至关重要。在创面条件下血管内皮细胞被激活，经其他因素调控内皮细胞生成新生血管，促进创面愈合。近些年，有不少研究者探究各种不同的通路刺激血管内皮细胞，为促进慢性难愈创面愈合提供新的治疗方案。
由于创面及其微环境与正常组织、细胞及微环境不同，基于创面微环境刺激条件的不同因素及强度（如pH值、温度、生物分子、电场、磁场等），设计合成创面微环境响应型水凝胶，即水凝胶受到创面环境不同因素的变化迅速做出反应，水凝胶发生溶胀、收缩等力学、光学及渗透性能等理化性能变化，控制药物定时、定量、定位（即创面某特定区域）的释放，达到改善创面微环境，促进组织修复的精准靶向作用。
pH响应型水凝胶在不同环境pH值下会发生质子化或离子化，改变电荷的分布以及内部相互作用，从而使凝胶结构发生变化。当肌肤屏障损伤时，创伤部位渗出物的pH值会随着发炎反应、胶原蛋白生成和血栓形成等一系列的病理性变化而变化。Wang等[21]制备了一种包载厚朴酚纳米胶囊的pH响应型水凝胶，当创面发展至炎症期，水凝胶在酸性pH微环境中缓慢降解，并确保厚朴酚缓释，以增强药物稳定性，长效释放以帮助伤口愈合。Wang等[22]设计了一种具有酸性pH激活的广谱抗菌八肽（IKFQFHFD），此多肽在中性pH条件下自组装形成超分子水凝胶载药体系，在伤口感染微环境条件下（酸性pH）能够发生解聚，从而同时实现了生物膜的杀伤和伤口愈合药物的原位释放，动物实验结果表明，此水凝胶体系能够在20 d内实现糖尿病小鼠耐药细菌生物膜感染伤口的完全愈合。
创伤形成后，体内免疫细胞在各种细胞因子的刺激下汇集在创伤部位，发生功效的同时产生超氧化物等活性氧。适量的活性氧可以预防伤口感染、促进伤口愈合，但慢性创面因持续时间长，往往产生过量活性氧[23]。活性氧过量引发连续反应破坏细胞，如脂质过氧化损伤、DNA氧化损伤等，从而导致伤口愈合缓慢。特别是氧化应激反应和糖尿病伤口微环境中基质金属蛋白酶-9过度表达，减弱了血管内皮细胞的形成，进而阻碍愈合过程。Zhao等[24]研制了一种活性氧响应型水凝胶，创面微环境中的活性氧积累到一定量，水凝胶的连接物N1-(4-溴代苯甲酰基)-N3-(4-溴苯基)-N1,N1,N3,N3-四甲基丙-1,3-三胺与活性氧发生反应，水凝胶降解。消耗活性氧的同时，释放水凝胶内包载的抗生素莫匹罗星和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子，多重作用促进创面愈合。Yang等[25]以活性氧敏感交联剂为原料制备的载药水凝胶增强了烧伤创面的治疗效果，这种水凝胶响应多余的活性氧而降解，负载的姜黄素从水凝胶内部释放，以进一步清除活性氧并抑制炎症。
温度响应型水凝胶是一类根据温度变化实现自身形态转换或功能化的智能水凝胶[26]。慢性难愈创面的表面温度通常会较正常体温低5 ℃左右，但创口感染和炎症反应会导致创面局部升温，以创面温度为响应因素的水凝胶敷料层出不穷。据文献报道，合成NO水凝胶前体溶液，将其涂抹在DFU面，正常体温作用下快速响应转变为半固体水凝胶，于创面处缓慢释放NO气体，促使糖尿病足创面修复[27]。研究发现温度响应型机械活性水凝胶敷料，当创面微环境温度升至35 ℃，水凝胶即自动收缩伤口，通过机械力介导了伤口周围组织的收缩，增强了基底细胞的增殖活性，减少创口炎症反应，提高创伤愈合率[28]。
光热疗法和光动力疗法在预防伤口感染和促进伤口愈合方面前景可观，集光和水凝胶优点于一体的光响应型水凝胶越来越多地应用于创伤修复领域[29]。Shi等[30]构建了白光、近红外响应型纳米纤维原位水凝胶(CNF-DLRIHWD)，CNF-DLRIHWD通过使用近红外光照射的光热疗法治疗耐药菌感染的伤口愈合。Jin等[31]开发了一种新型NIR响应纳米纤维水凝胶，该水凝胶感受NIR，释放封装的血管内皮生长因子和H2S供体三硫二丙烯，以调节创面免疫微环境，有利于皮肤细胞增殖。Niu等[32]研发了一种智能光响应药物递送混合水凝胶（TMH@Gel），具有近红外-Ⅱ吸收、高光热转换和高效化学动力学能力。通过协同光热-化学动力学处理，TMH@Gel近红外-Ⅱ光照射下加速革兰菌感染的创面愈合进程。
为应对复杂的创面微环境，研发了可以同时响应多种微环境因素的水凝胶体系。如仿生糖肽水凝胶响应创面pH值和基质金属蛋白酶变化而发生解聚，协调促再生反应、减轻炎症和促进血管生成，加速了烫伤皮肤的重建；该水凝胶体系无额外的药物，利用外源性细胞因子或细胞即可重塑受损的创面微环境，为慢性皮肤伤口的修复和再生提供有效策略[33]。Li等[34]通过添加聚天冬氨酸，制备出一种具有精确抗菌能力的自愈水凝胶，慢性创面微环境低pH触发该水凝胶解离，增强了抗菌效力；此外，响应近红外后，其抗菌效率进一步提高（约100%），为精确治疗细菌感染伤口的备选医用敷料。Haidari等[35]利用N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸交联，并加载超微银纳米颗粒制备了一种多因素响应水凝胶，可根据伤口微环境的变化按需释放Ag+离子，靶向消除金黄色葡萄球菌伤口感染，显著加快创面愈合速度。
水凝胶在调控创面微环境以促进慢性难愈创面愈合的临床应用中取得了显著疗效。开发更多品类、综合多功能的水凝胶载药体系，已然成为现代生物医用敷料的研究热点。尽管现有水凝胶敷料多种多样，但针对慢性难愈创面复杂的局部微环境，尤其是内部微环境响应型水凝胶功能化、个性化和临床适用性的研究还略显不足；再者，临床上对于如何减少水凝胶敷料更换过程对创面的二次伤害、水凝胶代谢物是否会在创面内积累影响愈合，都是尚待探究的问题。
因此，科研人员一方面需深入研究创面微环境等免疫机制，进一步阐明微环境病理生理及分子机制的改变，基于特定的发病机制和环节发挥水凝胶及药物的靶向、时控作用，以便更精准、更高效地促进创面愈合；另一方面，研发安全有效的新型多功能水凝胶，联合最新的临床治疗、护理技术，以期达到协同促进创面愈合的效果。相信随着生物医学技术的进步，水凝胶等新型辅料的发展必将更贴合临床需求；且创面微环境响应型水凝胶开发，有望大大提高慢性难愈创面治疗的效率。
所有作者均声明不存在利益冲突
