研究背景：
传统的创伤口治疗策略，例如抗生素使用、各种药膏、手术缝合以及水凝胶敷料等，虽然广泛应用于连接受损组织并加速伤口愈合，但诸如抗生素滥用等越来越多的问题正逐渐显现。此外，常规的电刺激治疗创伤虽然有效，但其所需的设备通常体积庞大，使用不便，并且维护成本高昂，这些问题限制了其实际应用的范围和效果。在当前的技术环境下，摩擦纳米发电机（TENG）不仅发挥了电刺激治疗创伤愈合的独特优势，还克服了传统电源的携带不便和使用复杂的问题。然而，常规TENG的固有缺点在于两摩擦层材料在接触时在介观层面上存在不平整，而在微观层面上存在进一步的起伏，导致两摩擦层无法实现完全的有效接触。这种不完全接触限制了材料间的电子交换，进而影响了电流密度（单位面积的电流输出）等电能输出，制约了TENG在化工新材料及生物医药等关键应用的潜力。
论文概述：
据麦姆斯咨询报道，针对以上问题，青岛大学药学院马庆明教授团队联合物理学院王晓雄教授团队基于双水相体系（ATPS）的液-液相分离原理，构建了新型水-水摩擦纳米发电机（A-A TENG）。凭借其独特的水相摩擦层材料物理性质，保证了高效、完全的接触与分离过程，显著提升了输出电流密度（在相同的接触分离面积条件下，A-A TENG的电流输出相比于固-固摩擦纳米发电机（S-S TENG）提高了数百倍）。在此基础上，利用A-A TENG的高电信号输出作为治疗性电刺激，开发了新型多功能伤口愈合体系：A-A TENG产生的电信号通过导线传输至贴附在伤口上的导电水凝胶，确保电场的均匀性和稳定性；增强的电流输出不仅可以直接调节细胞迁移行为，还可以增强抗菌作用，从而在创伤愈合的多个阶段发挥重要作用，全流程加速创伤愈合。A-A TENG展现了一种新型TENG的全貌，其超高的电流输出密度、独特的接触分离方式以及摩擦层的生物安全性不仅为创伤愈合提供了新的选择，而且预示着其在多个生命科学领域的潜在重要作用。
该项工作以“Aqueous-Aqueous Triboelectric Nanogenerators Empowered Multifunctional Wound Healing System with Intensified Current Output for Accelerating Infected Wound Repair”为题发表在国际权威学术期刊《Advanced Healthcare Materials》（中科院1区，IF=11.092）上。青岛大学药学院马庆明教授、物理学院王晓雄教授为论文通讯作者，药学院硕士研究生王伟江为该论文的第一作者；共同作者还包括康复大学孙文韬教授、上海交通大学宋阳教授和深圳大学张雅各教授等。上述研究工作得到了该工作得到了国家自然科学基金（22378218，12104249，22302128）、山东省泰山学者青年专家人才计划（tsqn202312241）、山东省高等学校青创科技计划创新团队发展计划（2023KJ229，2021KJ013）、上海自然科学基金（23ZR1433100）、广东省基础与应用基础研究基金项目（2024A1515010990）等项目资助。
论文导读：
图1 与传统的固-固摩擦纳米发电机（S-S TENG）相比，新型的水-水摩擦纳米发电机（A-A TENG）展现了其在实现完全有效接触面积方面的优势，这极大地促进了电荷的转移，从而显著增大了电流输出。在相同接触面积的条件下，A-A TENG的电流输出能力比S-S TENG提高了数百倍。此外，当使用葡聚糖（DEX）和聚乙二醇（PEG）制成的薄膜作为接触材料时，A-A TENG（固态）的电流输出显著降低。这一现象验证了利用水相材料替换固体摩擦层来增加有效接触面积以增强电流输出的模型是完全正确的。
图2 该系统利用增强的电流强度不仅增强了抗菌效果，还通过电击穿效应破坏了细菌的细胞膜，增加了其通透性。这一机制促进了抗生素，如米诺环素，更深入地渗透细菌细胞，发挥出更强的协同抗菌作用。这种技术的应用有助于防止由细菌感染引起的伤口愈合过程的延长，加快伤口恢复。
图3 通过使用全层细菌感染伤口模型，研究团队评估了该新型体系在促进伤口愈合方面的效果。结果显示，相比于传统的固-固摩擦纳米发电机（S-S TENG）结合同样的水凝胶敷料体系，本研究开发的水-水摩擦纳米发电机（A-A TENG）体系显著加快了伤口的愈合速度。这一优异的表现在实验中得到了明确的验证。
图4 在为期10天的伤口愈合治疗期结束后，研究团队采用H&E染色和Masson染色技术对组织切片进行了显微镜分析，以评估皮肤的愈合程度。相比传统的固-固摩擦纳米发电机（S-S TENG）组，新型水-水摩擦纳米发电机（A-A TENG）体系在治疗后的组织中表现出更多的毛囊生成、更少的炎症细胞、更厚的皮肤组织层以及更丰富的胶原蛋白沉积。这些结果表明，该体系能有效减少炎症反应，促进纤维细胞的增殖和迁移，加速胶原蛋白的生成，从而显著加快了伤口的愈合过程。
结论：
综合分析，A-A TENG凭借其独特的摩擦层材料物理性质，实现了100%的有效接触面积，从而保证了高效、完全的接触与分离过程，并显著提升了输出电流密度。在相同的接触分离面积条件下，A-A TENG的电流输出相比于S-S TENG提高了数百倍。这一成就得益于A-A TENG能够完全利用摩擦层的接触面积。ATPS为A-A TENG提供了一种低粘度且低界面张力的摩擦材料选择，确保了接触分离的有效性和稳定性，避免了液体接触分离后的性能下降。
A-A TENG产生的电信号通过导线传输至贴附在伤口上的导电水凝胶，确保电场的均匀性和稳定性。增强的电流不仅可以直接调节细胞行为，还可以增强抗菌作用，从而在伤口愈合的多个阶段发挥重要作用，加速伤口的快速愈合。A-A TENG展现了一种新型TENG的全貌，其超高的电流输出密度、独特的接触分离方式以及摩擦层的生物安全性不仅为伤口愈合提供了新的选择，而且预示着其在多个生命科学领域的潜在重要作用。
