利用核黄素增强的壳聚糖-氧化石墨烯纳米复合材料实现可持续伤口愈合

《ACS Applied Polymer Materials》：Sustainable Wound Healing Using Riboflavin-Enhanced Chitosan-Graphene Oxide Nanocomposites

伤口愈合过程中低氧环境延缓修复并促进感染，本研究提出新型生物衍生氧释放材料（ORM），以维生素B2替代传统ORM，通过壳聚糖与石墨烯氧化物复合增强材料性能，解决细胞毒性、降解性差及自由基过量问题。该纳米复合材料兼具缓释氧、抗菌及促进伤口愈合功能，细胞存活率超80%，24小时内显著抑制金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌，并加速伤口修复至完全闭合。

　　

伤口愈合是一个复杂且受调控的生物过程，在这一过程中，伤口处的缺氧环境会延缓组织修复并促进细菌感染。虽然基于纳米技术的释氧材料（ORMs）通过增强胶原蛋白合成、血管生成和细胞增殖来缓解缺氧问题，但传统的ORMs存在细胞毒性、生物降解性有限以及活性自由基过量产生的缺点。本研究引入了核黄素作为一种生物来源的ORM替代品。核黄素作为光敏剂，能够生成可控的活性氧物种，同时具有抗菌、抗氧化和抗炎作用。我们制备了一种将核黄素与壳聚糖和氧化石墨烯结合的纳米复合材料，以增强其结构性能。通过FTIR、XRD、拉曼光谱、TM-AFM、FE-SEM和FE-TEM等分析方法验证了该材料的成功整合，并证实其具有较高的热稳定性（高达700°C）和良好的皮肤粘附性。该复合材料可制成柔性干贴片或凝胶形式，能在pH 7条件下发生可调控的膨胀（膨胀幅度为5–24倍），从而有效吸收渗出物。使用人类真皮成纤维细胞和大鼠成纤维细胞进行的细胞毒性实验显示，细胞存活率超过80%（p < 0.05）。核黄素的添加显著提升了材料的抗菌效果，在24小时内对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的杀灭效果提高了20倍。划痕实验表明，该材料能加速成纤维细胞的迁移，18小时内伤口闭合率达到81%，24小时后实现完全愈合。通过同时具备缓解缺氧、控制感染和促进细胞相容性的特点，这种纳米复合材料克服了传统ORMs的主要局限性，为伤口护理提供了一种可持续的解决方案。