壳聚糖-单壁碳纳米管搭载芳樟醇的协同效应增强感染伤口愈合机制研究

本研究针对感染伤口愈合难题，开发了壳聚糖(CS)/单壁碳纳米管(SWCNTs)/芳樟醇(Lin)复合水凝胶。通过Franz扩散法证实其缓释特性（Korsmeyer-Peppas模型R2=0.971），小鼠模型显示4% Lin水凝胶显著促进伤口收缩（P<0.05），上调Beclin-1、BCL-2、Caspase-3等凋亡因子及SOD、GPx等抗氧化酶表达，降低MDA水平。该研究为纳米载药系统治疗感染创面提供了新策略。

　　

每年因创伤和手术导致的开放性伤口数量高达数百万，这些伤口极易受到细菌感染，形成慢性创面。慢性伤口存在氧化应激增强和慢性炎症的特征，活性氧(ROS)的积累会引发强烈炎症反应，而抗氧化防御系统的失衡进一步阻碍愈合过程。传统治疗手段面临巨大挑战，天然植物活性成分虽具有抗菌抗氧化特性，却存在易降解、溶解度低等问题。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，Mohaddase Ehsanifard等人创新性地将天然单萜类化合物芳樟醇(Linalool, Lin)与壳聚糖(Chitosan, CS)/单壁碳纳米管(Single-wall carbon nanotubes, SWCNTs)复合体系结合，开发出CS/SWCNTs/Lin水凝胶系统。研究人员通过酸性氧化处理SWCNTs增强其与CS的结合能力，采用离子凝胶法以三聚磷酸钠(STPP)为交联剂制备水凝胶，并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FE-SEM)等技术证实了结构的成功合成。

关键

关键实验技术包括： Franz扩散法药物释放动力学分析、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)测定、NIH-3T3细胞毒性实验、BALB/c小鼠感染伤口模型（使用阿氏不动杆菌和化脓性链球菌混合感染）、组织学H&E染色、血清总抗氧化能力(TAC)和丙二醛(MDA)检测、以及多种靶蛋白的免疫荧光染色分析。

FTIR结果

通过特征峰分析证实SWCNTs成功氧化修饰，CS与Lin的特征官能团在复合物中保持稳定，1576 cm^-1和1411 cm^-1处的振动峰表明STPP与CS的胺基发生相互作用。

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XRD结果

O-SWCNTs在11.34°和22.15°显示典型石墨结构峰，CS/SWCNTs复合后结晶峰消失，表明组分间形成强相互作用。

表面形态结果

FE-SEM和TEM显示水凝胶成功固定CS链，表面形态发生显著改变。元素分析显示碳含量从SWCNTs的71.6%增至CS/SWCNTs的84%，氧含量从28.4%降至13.6%，点阵图谱显示元素均匀分布。

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拉曼光谱分析

D带与G带位移表明CS与SWCNTs发生物理化学相互作用，ID/IG值从0.872增至1.23，提示CS修饰后SWCNTs有序度降低。

体外芳樟醇释放研究

在pH 7.4、37℃条件下，8小时内释放60%，24小时释放75%，48小时达90%。释放动力学符合Korsmeyer-Peppas模型(R²=0.971)，表明存在聚合物松弛和扩散双重机制。

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细胞毒性

CS/SWCNTs含Lin与否均未显示细胞毒性，证实材料生物相容性。

抗菌活性

CS/SWCNTs/Lin 4.00%对革兰阳性菌展示最强抗菌活性，机制涉及破坏细胞形态、增加核酸释放、降低膜电位和呼吸链活性。

伤口收缩与细菌总数

CS/SW/L4组在第7、14天显示最显著伤口收缩(P<0.05)，细菌计数大幅降低，效果优于莫匹罗星对照组。

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组织学参数

水凝胶处理显著减轻水肿，增加成纤维细胞密度、上皮化和胶原沉积，4% Lin组效果最显著。

生化参数

水凝胶组血清TAC水平显著升高，MDA降低，表明抗氧化能力增强。

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免疫荧光染色

水凝胶显著上调Beclin-1、BCL-2、Caspase-3、c-Myc、GPx、SOD、P53、TGF-β和胶原1A表达，4% Lin组效果最突出。

研究

研究结论表明，CS/SWCNTs/Lin水凝胶通过Korsmeyer-Peppas控释机制实现芳樟醇的持续释放，显著加速感染伤口愈合。其作用机制涉及：1）协同抗菌作用：CS破坏细菌膜，SWCNTs物理破壁，Lin干扰细胞功能；2）抗氧化保护：提升TAC水平，降低脂质过氧化；3）凋亡调控：上调Beclin-1、BCL-2、Caspase-3等因子促进炎症细胞清除；4）组织再生：增强TGF-β和胶原表达促进肉芽组织形成。该研究为纳米复合材料在感染伤口治疗中的应用提供了理论依据和技术支撑，虽目前限于小鼠模型，但为临床转化奠定了重要基础。