海藻酸钠/环糊精/姜黄素/ZnTiO3复合涂层：感染环境中兼具抗炎与抗氧化特性的骨缺损修复新策略

针对钛基骨修复材料面临的细菌感染、炎症及氧化应激难题，研究人员通过环糊精负载姜黄素（Cur）于锌掺杂二氧化钛纳米棒（Zn-TN）结构，开发了多功能纳米涂层Zn-Cur-TN。该涂层兼具机械性能、抗菌性、抗炎、促血管生成及成骨分化能力，并通过清除ROS（活性氧）和调控巨噬细胞极化（M2型）改善微环境。动物实验证实其显著促进感染性骨缺损再生，为植入体表面改性提供了综合治疗策略。

　　

钛植入体在骨科和口腔颌面外科应用中长期面临三大挑战：细菌感染引发的植入失败、炎症微环境阻碍骨整合、氧化应激加剧组织损伤。尤其在感染性骨缺损等病理状态下，传统钛表面改性技术难以同时解决生物惰性、感染控制和微环境调控问题。河北北方学院等机构的研究团队创新性地将天然活性成分姜黄素（Curcumin, Cur）与锌掺杂二氧化钛纳米棒（Zn-TN）结合，通过环糊精载体构建多功能涂层Zn-Cur-TN，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用碱辅助热反应制备二氧化钛纳米棒（TN）阵列，经水热法合成Zn-TN后，利用环糊精包载Cur形成复合涂层。关键技术包括：场发射扫描电镜（FE-SEM）表征涂层形貌，X射线光电子能谱（XPS）分析元素组成，体外抗菌实验（针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌），以及通过qPCR和Western blot检测巨噬细胞极化标志物（M1/M2型）、血管内皮生长因子（CD31）和成骨相关基因（如ALP、OCN）表达。

表面表征
FE-SEM显示Zn-Cur-TN呈现类羟基磷灰石的纳米棒结构，厚度约1μm。XPS证实Zn²⁺成功掺杂，且Cur通过环糊精稳定负载。接触角测试表明涂层具有亲水性（角度<30°），电化学实验显示其耐腐蚀性优于纯钛。

抗菌性能
Zn-Cur-TN对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和阳性菌（金黄色葡萄球菌）均表现出显著抑制作用。在酸性（pH=5.5）模拟感染环境中，Zn²⁺快速释放实现即时杀菌；中性条件下则转为缓释，避免细胞毒性。

抗炎与抗氧化
涂层通过下调TNF-α、IL-6等促炎因子，上调IL-10等抗炎因子，促使巨噬细胞RAW264.7向修复型M2表型极化。同时，Zn-Cur-TN能快速清除H₂O₂诱导的细胞内ROS，降低氧化应激损伤。

促血管与成骨
体外实验显示，Zn-Cur-TN促进人脐静脉内皮细胞（HUVEC）迁移和血管标记物CD31表达。对前成骨细胞MC3T3-E1，涂层提升碱性磷酸酶（ALP）活性、胶原分泌及矿化结节形成，并上调Runx2、OPN等成骨基因。

动物实验
在大鼠骨髓炎模型和骨缺损模型中，Zn-Cur-TN组表现出更低的细菌负载、更快的炎症消退和新骨形成速率。Micro-CT显示涂层组骨体积分数（BV/TV）较对照组提高2.3倍。

该研究首次实现钛表面改性技术对感染控制、免疫调节、血管化和成骨的协同调控。Zn²⁺与Cur的时空释放特性（Zn²⁺快速抗菌，Cur缓释抗炎）突破了传统单一功能涂层的局限。环糊精载体不仅延长药物释放周期，还通过包合作用保护Cur活性。团队提出的“微环境重塑-功能耦合”策略为复杂病理条件下的骨修复材料设计提供了新范式。