铈银掺杂纳米生物活性玻璃/壳聚糖/胶原复合支架负载亚甲蓝用于光动力疗法促进组织再生与抗细菌感染

针对细菌感染治疗中抗生素耐药性和组织修复需求，研究人员开发了铈银掺杂纳米生物活性玻璃（nBG）/壳聚糖/胶原复合支架负载亚甲蓝（MB）的新型光动力疗法（PDT）系统。该支架通过协同抗菌离子（Ce/Ag）和光敏剂MB的活性氧（ROS）效应，显著抑制革兰氏阳性/阴性菌，同时促进骨样磷灰石层形成并保持良好细胞活性（WI-38细胞系验证），为感染性组织再生提供了多功能解决方案。

　　

研究背景与意义
细菌感染引发的皮肤、软组织或骨骼病变是临床重大挑战，传统抗生素疗法易导致耐药性，而手术清创存在技术难度。光动力疗法（PDT）因其非耐药性、广谱抗菌和促进组织修复的特性成为研究热点，但其疗效依赖于高效递送系统和光敏剂的协同作用。纳米生物活性玻璃（nBG）因其优异的骨结合性和离子掺杂可调性，被广泛应用于组织工程，而亚甲蓝（MB）作为FDA批准的光敏剂，兼具抗菌和促愈合功能。然而，现有MB载体系统存在释放不可控、缺乏生物活性等问题。

研究方法与技术
研究团队通过溶胶-凝胶法合成铈（Ce）和银（Ag）掺杂的nBG，与壳聚糖、胶原构建复合支架并负载MB。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、扫描电镜/能谱（SEM/EDX）表征材料特性；模拟体液（SBF）评估生物活性和降解性；WI-38细胞系测试细胞毒性；针对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等革兰氏阳性/阴性菌进行PDT抗菌实验，并检测活性氧（ROS）水平。

研究结果

1. 材料表征：TEM显示nBG粒径<100 nm，球形结构；FTIR证实MB成功负载；TGA表明nBG提升支架热稳定性；SEM显示nBG促进磷灰石层形成。
2. 生物性能：含未掺杂nBG的支架吸水率更高（G010达682%），而掺杂nBG（GA20）的支架降解可控。所有支架在62.5 μg/mL浓度下细胞活性良好，高nBG含量支架在高浓度下更具生物相容性。
3. 抗菌效应：MB通过ROS增强抗菌效果，激光照射后对革兰氏阳性/阴性菌抑制率显著提升，Ce/Ag掺杂与MB产生协同作用。
4. 释放机制：nBG支架中MB遵循扩散释放，而纯聚合物支架无此规律。

结论与意义
该研究首次将Ce/Ag-nBG与MB整合于天然聚合物支架，实现了PDT抗菌与组织再生的双重功能。nBG优化了支架的力学性能、降解性和生物活性，MB的控释与光激活特性为感染治疗提供新策略。成果发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》，为开发兼具抗感染和再生能力的智能材料奠定基础，尤其适用于耐药菌感染和复杂创面修复。