乳铁蛋白修饰银纳米颗粒凝胶的绿色合成及其在伤口愈合中的增效机制研究

【字体: 时间:2025年05月01日 来源:Scientific Reports 3.8

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  针对伤口感染控制难、传统敷料疗效有限等问题,埃及Damanhour大学团队通过绿色合成技术开发了乳铁蛋白(LTF)修饰的银纳米颗粒(AgNPs-LTF)复合凝胶。研究证实4 mM AgNPs-LTF凝胶能显著加速大鼠伤口愈合(10天完全闭合),其抗菌活性(对E.coli抑制圈26.2±2.5mm)和抗氧化能力(DPPH清除率92.3%)优于常规抗生素。该成果为开发兼具抗感染与促修复功能的智能敷料提供了新策略。

  

论文解读

慢性伤口治疗面临多重挑战,包括细菌耐药性增加、炎症调控失衡以及传统敷料功能单一等问题。随着糖尿病溃疡等慢性伤口发病率上升,开发兼具抗菌、抗炎和促修复功能的新型敷料成为研究热点。银纳米颗粒(AgNPs)虽具有广谱抗菌性,但其细胞毒性和稳定性限制了临床应用。与此同时,乳铁蛋白(LTF)这种天然多功能蛋白显示出独特的免疫调节和促上皮化作用,但其单独使用抗菌效能有限。如何通过纳米技术整合两者的优势,成为突破现有治疗瓶颈的关键科学问题。

埃及Damanhour大学药学院Ahmed K.Geneidy团队在《Scientific Reports》发表的研究中,创新性地采用LTF同时作为还原剂和稳定剂,通过绿色合成法制备了不同浓度(1-4 mM)的AgNPs-LTF复合物,并进一步将其载入Carbopol凝胶基质。研究通过紫外可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等技术表征纳米颗粒特性,采用抑菌圈实验评估抗菌活性,DPPH自由基清除实验测定抗氧化能力,并建立Sprague-Dawley大鼠全层皮肤缺损模型进行体内疗效验证。

光学特性与形貌表征
UV-Vis光谱在427 nm处的表面等离子共振(SPR)特征峰证实了AgNPs的形成,光致发光(PL)光谱在450 nm的强发射峰提示电子跃迁过程。FT-IR分析显示LTF的酰胺带位移(2969→2926 cm-1),证实Ag+与蛋白质的羧基结合。XRD图谱中32.7°(111)、45.5°(200)等衍射峰对应面心立方结构,Scherrer公式计算晶粒尺寸为16.4 nm。动态光散射(DLS)显示粒径从LTF的228.2 nm降至AgNPs-LTF的25.81±2.31 nm,zeta电位从+19.6 mV变为-21.7 mV,表明纳米颗粒稳定性增强。TEM图像清晰显示21.18±3.6 nm的球形颗粒,选区电子衍射(SAED)环与XRD结果一致。

生物学效应验证
抗菌实验显示4 mM AgNPs-LTF对E.coli和S.aureus的抑制圈直径分别达26.2±2.5 mm和24.3±3.2 mm,优于环丙沙星对照组(17.1±2.3 mm)。机制研究表明AgNPs可通过破坏细胞膜、产生活性氧(ROS)及干扰DNA复制实现杀菌。抗氧化测试中4 mM组DPPH清除率高达92.3%,显著高于单纯LTF(56.2%)。蛋白变性实验证实其抗炎效果呈浓度依赖性,4 mM组抑制率达82.7±1.9%,接近双氯芬酸钠(97.2±1.6%)。

体内伤口愈合
大鼠实验显示4 mM AgNPs-LTF组在第9天即实现伤口闭合,第10天完全愈合,显著快于对照组(剩余伤口面积28.34%)。组织学观察显示治疗组毛囊再生,肝肾功能检测证实其生物安全性(SGPT 13.42±0.1 IU/L,肌酐0.5±0.1 mg/dL)。

该研究通过分子-细胞-动物多层面证据系统论证了AgNPs-LTF凝胶的协同增效机制:LTF的立体结构调控使AgNPs尺寸更均一,表面负电荷增强稳定性;AgNPs的抗菌作用与LTF的免疫调节功能互补,共同加速炎症消退和组织再生。相较于传统银磺胺嘧啶乳膏,该复合凝胶将愈合时间缩短40%,且避免了银离子过量释放的毒性。这项成果不仅为慢性伤口治疗提供了新型候选材料,也为蛋白质-金属纳米复合物的设计提供了范式参考。未来研究可进一步优化载药系统,探索其在糖尿病足溃疡等难愈性伤口中的应用潜力。

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