如果问你，人体最大的器官是哪个？ 你的回答是心脏？不对！肺比心脏大多了。那么最大的是肺？不对！肺瘪下去就小多了。此外，人的头部由眼、耳、鼻、舌、口等组成，但这些都是小器官，即使人脑、手、脚也都不算大。那么最大的器官是肌肉？不对！肌肉只是一种结缔组织，还够不上器官的“级别”，同样骨骼也不是。但有趣的是，科学家经过几十年的讨论、争论，最后达成统一认识：包裹上述所有器官和组织的全身皮肤——属于器官“级别”，不再是以前认为的“皮肤组织”，这就意味着，人体最大的器官是皮肤！皮肤不仅表面积大，而且体积和重量也基本超过其他器官。

皮肤创伤的挑战与希望

皮肤是人体最大的器官，承担着保护身体、调节体温和感知外界刺激等重要功能。然而，意外创伤、烧伤或糖尿病溃疡等都可能导致皮肤严重缺损。据统计，全球有近10亿人受到急慢性伤口的困扰，相关医疗费用高达数百亿美元。对于直径超过4厘米的皮肤缺损，人体往往无法自行愈合，必须借助创面修复材料辅助治疗。

传统的伤口敷料如纱布、绷带等只能被动保护伤口，而现代医学正在寻找的是能够主动促进伤口愈合的“智能材料”。在这一背景下，硅酸盐生物陶瓷/玻璃材料因其独特的生物活性，成为创面修复领域的新星。这类材料不仅能抗菌消炎，还能促进血管新生和胶原蛋白沉积，为伤口愈合创造有利环境。

硅酸盐生物陶瓷/玻璃的“超能力”

对抗病菌感染的“天然卫士”

在伤口愈合过程中，细菌感染是常见且棘手的问题。虽然抗生素能有效杀菌，但过度使用会导致耐药性，降低治疗效果。硅酸盐生物陶瓷/玻璃提供了一种无需抗生素的解决方案。

这些材料在与伤口接触时会逐渐降解，释放出碱性离子，在局部提高pH值，破坏细菌的生存环境。更神奇的是，科学家们通过掺杂银（Ag⁺）、锌（Zn2⁺）、铜（Cu2⁺）等金属离子，进一步增强了材料的抗菌性能。例如，含铜的生物活性玻璃（一种粉状的玻璃）不仅能抑制细菌生长，还能促进血管生成，可谓“一举两得”。

调节炎症促进愈合的“平衡大师”

炎症是伤口愈合的自然反应，但严重的炎症会阻碍修复进程。上海师范大学徐合教授与中国科学院硅酸盐研究所吴成铁研究员等合作，揭示材料可通过调控巨噬细胞（一种重要的免疫细胞）的行为，抑制促炎因子的释放，减轻炎症反应。研究表明，一些硅酸盐水凝胶可以降低炎症因子（如白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α等）的水平，为伤口修复创造更有利的环境。

重塑皮肤结构的“建筑大师”

皮肤的真皮层富含胶原蛋白，它是维持皮肤强度和弹性的关键。硅酸盐材料释放的硅离子能够刺激细胞合成并沉积胶原蛋白。实验显示，当环境中硅酸根浓度适中时，I型胶原蛋白（人体22种胶原蛋白中最主要的一种）的合成显著增加。这种作用对于糖尿病溃疡等慢性伤口愈合尤为重要，因为这些患者的胶原代谢往往合成异常不足。

为伤口输送营养的“物流专家”

新血管的形成对于伤口愈合至关重要，它们为修复受损的细胞提供氧气和营养。硅酸盐材料释放的硅酸根离子（SiO₃^2-）能够激活人体内的“缺氧诱导因子”通路，促进血管内皮生长因子（VEGF）的表达，促进多种血管生长因子在细胞上的受体表达，以及通过一氧化氮通路，促进血管内皮细胞增殖、迁移、排列，从而形成新血管。有趣的是，当硅酸根离子与锶（Sr²⁺）、锌（Zn²⁺）等离子共同作用时，促进血管生成的效果会更好。

快速止血的“急救专家”

严重创伤或手术中的快速止血对救治至关重要。硅酸盐材料的多孔结构能快速吸收血液，浓缩凝血因子。同时，其表面带负电的硅醇基团可以激活凝血级联反应，加速止血。研究人员现已开发了具有多层结构的硅酸盐止血颗粒，通过模拟自然凝血过程，实现更好的止血效果。

科技赋能材料应用

虽然硅酸盐材料功效强大，但传统的颗粒或块状材料在柔软的皮肤组织上应用受限。为此，科学家将硅酸盐与现代材料技术结合，开发出一系列创新产品。

3D打印实现定制化的皮肤支架

3D打印技术允许精确控制材料的结构和组成。研究人员现已成功打印出含硅酸钙的支架，不仅能促进细胞生长，还能在体内加速血管生成。更先进的技术甚至可以将活细胞与硅酸盐材料一起打印，构建出带有血管网络的活的皮肤结构。这种个性化方案为严重烧伤或慢性伤口患者带来了新希望。

与水凝胶复合塑造柔软贴合的愈合环境

水凝胶是一种高含水量的高分子材料，质地柔软，适合皮肤应用。将硅酸盐微纳米颗粒嵌入水凝胶后，既保留了硅酸盐的生物活性，又改善了材料的柔韧性和贴合性。例如，硅酸钙/人血清白蛋白复合水凝胶既能显著减轻炎症又能促进血管生成，目前已用于临床治疗。

皮肤喷雾便捷高效地护理伤口

喷雾剂特别适合不规则伤口的处理。科学家开发的硅酸镁喷雾剂通过微波辅助实现绿色制备，不仅能减轻炎症，还能促进毛囊等皮肤附属器的再生。这种便携式产品为家庭护理和急诊处理提供了新选择。

静电纺丝实现仿生制备纤维膜

静电纺丝技术能生产类似细胞外基质的纳米纤维膜。将硅酸盐微纳米颗粒与聚己内酯等材料混合、纺丝，得到的复合膜既柔韧又具有生物活性。研究表明，这种纤维膜能持续释放硅离子，促进糖尿病患者伤口的血管化和上皮再生。

未来的机遇与挑战

尽管硅酸盐生物陶瓷/玻璃在皮肤修复方面的研究较深、距离实际临床应用也并不遥远，但还需要科学家完美解答下述问题。

首先是精准调控问题。不同伤口类型和愈合阶段可能需要不同的离子组合和不同的释放速率，如何实现精准调控是临床应用要解决的关键问题。其次是安全性验证问题。虽然目前的研究表明，这些材料生物相容性良好，但长期和大规模应用时的安全性如何目前并不清楚，仍需更多实验数据支持。再次是临床转化问题，从实验室到病房的路径中，生产工艺标准化、成本控制和操作便捷性都是需要考虑的因素。目前全国有很多科学家在为自己的皮肤再生材料做中试。材料的批量生产问题基本能在中试过程中暴露出来，因此做好了中试，即可向临床应用转化。最后是材料修复皮肤的作用机制问题：材料与免疫系统、神经系统的相互作用等深层机制有待进一步探索、揭示。

来自民间的伤口治疗智慧

硅酸盐是地壳中最常见的矿物之一，科学家从这种天然物质中发掘出了促进人类健康的新价值。从对抗感染到重建血管，从调节炎症到再生皮肤，硅酸盐生物陶瓷/玻璃正在改写创伤治疗的传统模式。

这些研究成果让我想起了小时候在农村亲眼所见的一件事。一位农妇割稻时不小心割破了小手指，伤口很深，鲜血直流，看得我的心头直紧张。但她自己却镇定自若，不慌不忙走到田埂边用手里的锯镰刀挑开一些泥土，随手抓一把涂在手指上，我顿时毛骨悚然，全身直起鸡皮疙瘩。不过两三分钟后血液不再渗出，她就继续割起稻子。第二天再次见到她时，伤口并未肿胀发炎，再过了几天伤口就愈合不见痕迹。16年前，在国际上首次发现硅酸盐材料制备的离子浸提液能够促进血管再生时，我对上述亲眼所见的场景产生顿悟：田埂深处的泥土，主要成分就是硅酸盐物质，用其涂在伤口上，正好可以止血，并逐渐释放硅酸根离子，促进血管再生，从而快速修复伤口。可见现代科学技术研制的生物陶瓷/玻璃只是避开了传统的“正规”创伤治疗，改写了民间的“不正规”创伤治疗。

这一领域的研究也启示我们，自然界中看似普通的“不正规”物质，经过科学设计和工程改造，可能成为解决医学难题的“正规”钥匙。或许在不远的将来，一个小小的喷雾或一片透明的凝胶，就能让复杂的伤口愈合变得简单而高效。这正是材料科学与医学携手发掘或者说创造的奇迹。

未来，随着材料科学、生物学和临床医学的深度交叉融合，赋能传统中医药或者民间医药，硅酸盐生物材料有望成为创面修复的“全能选手”，为烧伤、糖尿病足等难愈性伤口提供更有效的解决方案。

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本文作者翟万银是中国科学院上海硅酸盐研究所编审、研究员