创面治疗最核心的问题是如何加快愈合。近年来，创面微环境对愈合的影响越来越受重视。在影响创面微环境的众多因素中，创面生物电场和氧是非常重要的因素。目前已有一些基于创面生物电场和氧等微环境因素促进创面愈合的新技术用于临床。随着对创面生物电场和氧对创面愈合的作用及其机制研究的不断深入，必将产生一系列调控或营造包括创面生物电场和氧等创面最适愈合微环境的新技术、新产品，为实现创面精准治疗提供有效的手段。
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随着社会经济的发展和我国人口老龄化加速，除烧创伤等引起的急性创面外，各种疾病导致的慢性难愈合创面如糖尿病足创面、压疮、血管性溃疡、癌性溃疡、放射性溃疡、药物性皮肤溃疡、结核性溃疡、特殊细菌感染性创面、痛风石创面、各种医源性创面等逐年增加，其防控已经成为新时代我国卫生工作面临的重大问题。
创面治疗最核心的问题是如何加快愈合。除了传统意义上的皮片移植、皮瓣移植等修复技术外，近年来，创面微环境对愈合的影响越来越受到重视。在影响创面微环境的众多因素中，创面生物电场和氧是非常重要的因素。可以预期，随着对创面生物电场和氧等微环境因素对愈合的作用及其机制研究的不断深入，调控或营造创面生物电场和氧等微环境因素的新技术应运而生，将为创面治疗提供更多更有效的手段。
低氧是组织损伤和创面愈合中突出的微环境因素，是对创面正常愈合的关键刺激因素，在组织修复各关键环节的调节中起关键作用[1]。研究显示，在小鼠深Ⅱ度烫伤模型中，创缘氧分压较正常皮肤显著降低，且贯穿整个再上皮化过程，在愈合末期逐渐恢复正常[2]。创面细胞增殖活跃部位与低氧部位一致，提示创面氧分压下降可能是启动或促进创面修复细胞增殖、移行的重要因素。为证明创面低氧对修复细胞行为的影响，有研究者采用与创缘氧含量接近的体积分数2%氧气行体外实验，显示体积分数2%氧气可促进表皮细胞运动，低氧1、3、6 h组的细胞运动范围、轨迹速度、位移速度均依次增加[3]，使表皮细胞移行能力增强，加速单层创面愈合。此外，体积分数2%氧气处理也能促进KC增殖。适度低氧能增加表皮干细胞的细胞活力、增殖和运动性。低氧促进表皮细胞迁移的机制较为复杂。研究提示，低氧下调CD9是其促进表皮细胞迁移的重要机制，创缘区域的低氧微环境通过抑制Notch 1信号通路，使整合素β1高表达，促进KC迁移[2]；通过抑制腺苷酸活化蛋白激酶，促进哺乳动物雷帕霉素靶蛋白C1(mTORC1)介导的表皮细胞运动和迁移[3]；通过活化线粒体外膜蛋白B淋巴细胞瘤-2/腺病毒E1B 19 000相互作用蛋白3(BNIP3)-局部黏着斑激酶信号，促进表皮细胞迁移，或通过BNIP3信号激活自噬促进表皮细胞迁移[4]。
不仅局部适度低氧可促进创面修复，全身适度低氧也有同样的作用。有研究者在失血性休克大鼠中观察到，失血性休克可明显延缓皮肤创面愈合速度，休克程度越重，愈合越慢。正常大鼠全层皮肤缺损创面可在15 d左右完全愈合；而20%、30%、40%和50%失血的大鼠，其创面愈合较正常大鼠分别延长3、5、9和12 d。但5%少量失血对创面愈合有一定促进作用，该状态下大鼠创面愈合时间缩短为12.35 d。进一步研究显示，少量失血促进创面愈合的机制与促进间充质干细胞和内皮祖细胞的动员和组织的归巢有关。
以上研究提示，临床上，在急性创面早期营造适度低氧环境可能更有利于创面修复。然而，严重或长时间持续低氧可抑制创面愈合。如有研究者用对氧气通透率极低的聚偏二氯乙烯材料密闭创面形成人工低氧环境，持续7 d[此时膜下创面氧分压仅(5.72±2.99)mmHg，1 mmHg＝0.133 kPa]，结果肉芽组织减少，创面愈合延迟[5]。
多种组织特别是上皮损伤后自动产生的内源性电场和电流，是正常愈合所必需的。这种创面的电活动是一种长期的、可调节的反应，加强或抑制这一电活动将加速或减慢创面愈合[6]。电场不仅引导表皮细胞如KC迁移，也引导表皮干细胞迁移，促进皮肤创面愈合[7]。
创面形成后即会产生内源性直流电场，创面中心为电场负极，创缘为电场正极，电场强度为42～100 mV/mm。电信号是引导修复过程中细胞行为非常重要的信号。老年慢性创面电场强度减弱，临床上常可见到上皮化缓慢，创缘表皮卷曲，新生上皮不向创面中心爬行，创面经久不愈。
用体外生物电场加电模型模拟创面形成后的直流电场微环境强度及方向，通过活细胞工作站观察电场对单个表皮细胞运动方向及速度的影响，可见施加电信号促进表皮细胞从正极向负极定向迁移，加快表皮细胞运动速度。临床上，创面低氧和方向性电场因素往往同时存在并对创面修复产生影响，但二者对修复的作用是叠加还是抵消呢？有学者模拟这一临床情况，先对表皮细胞进行低氧预处理一定时间后再施加方向性电场，联合处理对表皮细胞趋电性迁移和单层表皮细胞创面愈合的促进作用大于单纯低氧或单纯施加电场，以体积分数2%氧气低氧预处理6 h的促进作用最强。与单纯低氧一样，体积分数2%氧气低氧预处理12 h由于损伤了细胞的活性，可抑制表皮细胞趋电性迁移。体积分数2%氧气低氧预处理6 h还可降低表皮细胞趋电性迁移的电压阈值，即在适度低氧环境中，更低强度的电场仍能有效地指引表皮细胞趋电性迁移[8]。
电信号引导创面修复细胞迁移促进愈合的机制也较为复杂。电信号可通过磷脂酰肌醇-3-激酶γ和人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(PTEN)控制离体角膜培养中复层上皮创面愈合[9]。电信号可引起表皮细胞发生上皮间质转化(EMT)，增强细胞运动能力和单层细胞侧向迁移，加速创面愈合。PTEN可负向调控mTORC1的活性。PTEN、mTORC1既是细胞感受、转换电信号的分子，也是EMT过程的重要调节信号。电信号引起PTEN表达下调可激活mTORC1，诱导EMT的发生，在创面修复过程中KC由静止状态启动为运动状态中发挥重要作用，有利于创面愈合[10]。电信号还可能通过自噬介导表皮细胞定向迁移。电信号使表皮细胞自噬生成增加，自噬溶酶体融合成熟及底物降解无障碍，自噬流通畅。自噬参与生物电场介导的表皮细胞定向迁移速度调控。小干扰RNA-自噬相关基因5可显著下调电信号激活的表皮细胞自噬水平，导致表皮细胞定向迁移速度显著下降，但不影响表皮细胞迁移方向，提示电信号可通过促进表皮细胞自噬水平增加，从而上调施加电场介导的表皮细胞定向迁移速度[11]。
临床上创面的种类很多，有烧创伤等导致的急性创面，也有因各种疾病或其他原因导致的慢性创面。急性创面与慢性创面微环境变化不尽相同，如急性创面一般早期处于轻度低氧状态，这种状态有利于启动创面修复过程，促进创面修复。而许多慢性创面如血管性溃疡、压疮、糖尿病足溃疡等，主要因长时间严重缺血缺氧所致。有的慢性创面早期并非严重缺血缺氧所致，但因早期处理不当，创面长期不愈合，受长期慢性炎症刺激，创缘和基底瘢痕组织增多增厚，肉芽组织苍老水肿，使创面处于严重缺氧状态。对这类创面的处理策略应是改善氧供。因此，不同创面和同一创面不同阶段可采取不同方式氧疗，如急性创面早期使其适度低氧更利于创面愈合，慢性严重缺氧创面应使用增氧治疗。
已知适度低氧可显著促进创面愈合，但临床上究竟什么是适度低氧呢，这个问题目前还无确切答案。笔者课题组研究表明，与覆盖常氧膜的对照比较，小鼠全层皮肤缺损创面覆盖对氧的通透性低的丝蛋白纳米纤维膜后，伤后1、3 d创面愈合加快，但持续贴膜到第5、7、9天时，创面愈合反而减慢。这可能是因持续贴膜5 d以上造成创面长时间低氧反而对修复细胞的行为产生有害影响所致。为排除这一因素，笔者课题组设计了另一实验，仅在创面形成后前3 d贴膜，3 d以后不再用低氧膜覆盖，结果创面愈合时间提前；使用低氧膜创面上皮细胞增殖和上皮细胞的爬行速度均加快(另文发表)。这一发现为在同样创面的不同阶段使用不同的氧通透性覆盖材料以更好地促进创面愈合提供了依据。
已知适度低氧主要通过活化缺氧诱导因子1α(HIF-1α)相关信号通路促进创面修复，理论上拟低氧效应药物FG-4592(脯氨酰羟化酶抑制剂)通过稳定HIF-1α也应对创面愈合有促进作用。在体研究显示，在小鼠背部全层皮肤缺损创面模型中外源性给予FG-4592能够加速创面愈合，缩短愈合时间，加快创面新生上皮的爬行，新生上皮显著增厚；体外研究显示，FG-4592能有效上调HIF-1α，促进表皮干细胞及其子代细胞的增殖[12]。
对于慢性创面，特别是血管性溃疡、压疮、糖尿病足溃疡等，临床上采用高压氧、负压加氧或单纯氧气治疗[13]。血管治疗虽可改善严重缺血缺氧，但多数容易出现血管再闭塞，因此血管治疗后，应在"窗口期"尽快封闭创面。
创面生物电场或电信号理论也在临床得到初步应用，如用低强度直流电刺激，加速压疮等慢性创面愈合。微电流敷料的研发与应用方面，在吸液保湿医用材料表面黏附装载金属颗粒，能在一定条件下产生微电流，据称能减轻创面炎症反应、促进血管再生、加速上皮化[14]。银/锌生物电敷料可促进表皮细胞迁移[15]。但创面愈合的标志是再上皮化，施加方向性电场是促进创面再上皮化的重要策略。
笔者研究团队建立了一个在体施加方向性电场的装置。研究中，首先在巴马小型猪身上制成直径3 cm的圆形全层皮肤缺损创面，然后放置并固定施加方向性电场的装置，持续施加脉冲电使创面电场增强或减弱100 mV/mm。结果显示，增强创面电场可显著促进创面愈合，减弱创面电场抑制创面愈合。与对照组相比，增强电场组在第7天显示出明显的促创面愈合作用。增强创面电场显著促进创面再上皮化，减弱创面电场则抑制创面再上皮化，证实生物电场主要是通过促进再上皮化从而促进创面愈合的。施加外加电场还促进肉芽组织新生血管的形成。增强创面电场促使KC以"步兵方阵式"集体迁移，从形态学上阐明了KC迁移修复创面的机制。有趣的是，在增强电场组的创面，几乎所有的KC均以矩形和长梭形存在，而且细胞的长轴方向统一，均和电场方向垂直，细胞排列整齐，形似列兵方阵。该结果表明在施加创面电场作用下，细胞以更规则相似的形状、更统一的排列方式和更整齐的方阵迅速往创面中心移动。KC迁移的重要细胞器官是伪足。在增强电场组，KC朝向创面中心的一面可见大量明显集中的伪足，而对照组的伪足则小而少。在增强电场组，KC桥粒减少，E-钙黏蛋白表达显著减弱，表明电场在创面愈合过程中减弱了细胞间的黏附，从而达到增强细胞迁移以促进创面愈合的作用。增强创面电场促进KC增殖，从而保证在后续的再上皮化过程中，电场促进的KC迁移有充足的细胞来源[16]。
创面微环境是创面局部及其邻近区域影响创面修复细胞正常生命活动和创面修复各种因素的统称，包括外部微环境和内部微环境。创面生物电场和氧是非常重要的微环境因素。目前已有一些基于创面生物电场和氧等微环境因素促进创面愈合理论的新技术用于临床，但创面微环境影响因素众多，深入阐明影响微环境各种因素对创面愈合的作用及其机制，以及相关新材料、新技术、新产品的研发，将为实现创面精准治疗提供有效的手段。
作者声明不存在利益冲突
