制备并表征了含有狭叶沙棘提取物和负载 Crocin 的纳米羟基磷灰石的藻酸盐/明胶水凝胶，用于烧伤伤口愈合

《Materials Today Chemistry》：Preparation and characterization of alginate/gelatin hydrogels incorporated with Elaeagnus angustifolia extract and crocin-loaded nanohydroxyapatite for burn wound healing

本研究开发了一种基于海藻酸钠/明胶（AG）水凝胶，负载Elaeagnus angustifolia提取物和纳米羟基磷灰石递送系统的材料，用于烧伤修复。该水凝胶通过nHA增强机械强度和热稳定性，并利用EA提取物和纳米递送系统 crocin（藏红花素）的抗炎和促愈合特性，显著促进伤口闭合、减少炎症细胞、增加成纤维细胞增殖和胶原沉积。体外和体内实验均验证了其高效性，为新型伤口管理材料提供了依据。

　　这项研究旨在开发一种新型的伤口敷料，基于海藻酸/明胶（AG）复合材料，并通过加入白蜡树（Elaeagnus angustifolia L.）提取物和负载姜黄素的纳米羟基磷灰石（nHA@Cr）来增强其在烧伤治疗中的应用潜力。传统伤口敷料在更换过程中可能会对组织造成损伤和不适，且在伤口渗出液饱和后会失去其保护功能，同时具有有限的止血效果，无法维持适宜的湿润环境，从而限制了其在临床中的应用。因此，开发一种能够有效吸收渗出液、促进伤口愈合，同时避免后续问题的理想敷料是当前医学领域的重要需求。

在本研究中，我们设计了一种复合型水凝胶，其结构和功能特性得到了系统的研究和评估。该水凝胶由AG基质组成，并整合了EA提取物和nHA@Cr纳米载药系统。其中，nHA作为双重功能材料，一方面为水凝胶提供机械增强作用，从而提升其结构稳定性和热稳定性，另一方面则作为姜黄素的载体，实现其在伤口部位的可控释放。EA提取物和姜黄素的抗炎和修复特性进一步促进了伤口的愈合过程。通过这些成分的协同作用，我们构建了一个高效的伤口管理系统。

研究结果显示，该复合水凝胶在吸收渗出液的同时，能够保持结构完整性，从而显著提高伤口闭合效率。在体外和体内模型中，该材料均表现出促进上皮化、减少炎症细胞、增加成纤维细胞增殖以及增强胶原沉积等积极效果。这些结果表明，AG-EA/nHA@Cr水凝胶可能成为一种具有广泛应用前景的先进材料，用于伤口修复和治疗。

皮肤作为人体最大的器官，承担着抵御外界环境威胁的重要功能。然而，由于其持续暴露于外界环境中，皮肤极易受到创伤、烧伤等损伤的影响，从而导致屏障功能的破坏。传统的伤口处理方法如纱布和抗生素往往难以满足实际需求，特别是在处理严重烧伤等深层创伤时，需要更有效的治疗手段。目前，自体皮肤移植被认为是全层烧伤的最佳治疗方法，而凡士林纱布和接触性敷料则常用于治疗深部部分层烧伤。然而，这些方法存在诸如愈合时间较长、患者不适、机械稳定性不足、活动受限、疤痕形成以及皮肤附属器再生不充分等问题，促使医学界寻求更为先进的治疗方案，如真皮组织工程等。

近年来，生物材料在组织修复和再生领域的应用取得了显著进展。其中包括用于组织工程的支架材料以及用于纳米药物递送的纳米技术。在这些材料中，水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性以及与人体组织相似的结构特性，被认为是极具前景的材料之一。明胶和海藻酸是两种重要的生物大分子，它们具有优异的生物相容性和凝胶形成能力，常被结合使用以开发适用于生物医学的水凝胶材料。明胶来源于胶原蛋白，具有良好的生物降解性和生物相容性，因此被广泛应用于组织工程、伤口修复、药物和基因传递以及化妆品行业。其应用基础在于其低细胞毒性、低抗原性以及促进细胞生长和附着的能力。

另一方面，海藻酸来源于海藻，已被广泛研究其在伤口修复中的应用潜力，并因其特殊的凝胶形成特性而受到关注。海藻酸是一种高度多用途的生物聚合物，因其天然来源、良好的生物相容性、非毒性以及成本效益而备受青睐。其温和的凝胶化能力和高效的药物传递特性，结合与人体天然细胞外基质相似的结构，使其在生物医学领域具有广泛的应用前景，从皮肤病学到软组织和硬组织的再生。此外，通过功能化或复合设计，海藻酸水凝胶可以增强抗菌性能，同时保持良好的生物相容性。

然而，当将明胶和海藻酸这两种材料结合时，其形成的水凝胶在吸收伤口渗出液后可能会产生较弱的二次物理相互作用，导致网络结构较为松散，机械强度不足。为了解决这一问题，近年来的研究提出将可降解填料引入伤口敷料材料中。其中，纳米羟基磷灰石（nHA）因其卓越的生物相容性而成为理想的填料选择。纳米技术是一个不断发展和进步的领域，其在多个科学和技术学科中具有广泛的应用。纳米材料因其独特的物理化学特性，与传统大块材料相比具有显著不同的性能，这使得它们在医疗、工业等多个领域展现出广阔的应用前景。例如，在药物传递和组织工程方面，纳米材料被广泛应用，而在工业领域如涂层和化学生产中，纳米材料也扮演着重要角色。

基于上述特性，HA基纳米复合材料在促进组织修复方面表现出良好的结构稳定性、生物相容性以及伤口愈合效果，因此被视为先进治疗材料的潜在候选者。这些研究结果表明，将纳米材料如nHA引入我们的复合水凝胶系统中，可以在增强机械性能的同时，提高水凝胶的生物活性，从而更好地满足伤口愈合的需求。

此外，HA在促进血管生成方面展现出显著潜力，这使其成为一种安全且有效的伤口敷料材料。同时，HA在降解过程中释放的钙离子可能对角质形成细胞的增殖和分化起到调节作用，并在促进成纤维细胞和角质形成细胞的发育过程中发挥关键作用。在本研究的配方中，nHA被有效用作药物传递的载体，充分发挥其已知的稳定性和可控释放能力。

EA是一种在传统伤口愈合中广泛应用的植物，其含有多种生物活性成分，如黄酮类、酚酸类、萜类和生物碱类物质，这些成分可能共同促进伤口的快速修复。研究表明，EA的疗效可能基于双重机制：黄酮类物质具有抗菌作用，能够加速伤口闭合和上皮化过程；而抗氧化剂则能够保护组织免受氧化损伤，并在组织再生过程中促进DNA合成。因此，EA的提取物和姜黄素的协同作用为伤口修复提供了新的可能性。

姜黄素（Cr）是一种从藏红花中提取的水溶性类胡萝卜素，具有广泛的药用价值。其化学结构为一种姜黄素的糖酯衍生物，近年来因其强大的抗炎和抗氧化特性而受到科学研究的关注，被视为具有应用前景的治疗成分。然而，姜黄素的疗效受到其吸收率低、生物利用度差以及固有不稳定性的影响。因此，纳米递送系统被提出作为一种有效的策略，以克服这些限制，并通过多种机制途径提高姜黄素的功能性表现。此外，nHA作为药物传递的载体，已被广泛用于局部药物给药，这使其在本研究中成为一种理想的材料。

通过将EA提取物和姜黄素负载的nHA引入AG基水凝胶中，我们构建了一种多功能生物活性水凝胶，旨在提升烧伤治疗的效果。这种复合水凝胶的设计目标是将EA的生物活性成分与nHA@Cr的稳定性和可控释放能力相结合，以在生物相容性良好的水凝胶支架中实现更高效的伤口管理。研究结果表明，该材料在促进上皮化、减少炎症细胞、增加成纤维细胞增殖以及增强胶原沉积等方面表现出良好的效果，为伤口修复提供了新的解决方案。

在实验过程中，我们对nHA的合成和表征进行了深入研究。为了获得具有特定Ca/P摩尔比（1.67）的nHA，我们使用了硝酸钙四水合物（Ca(NO3)2·4H2O）和磷酸二氢铵[(NH4)2HPO4]作为前驱体。首先，将这些化合物溶解在蒸馏水中，分别制备成0.05 mol/L的硝酸钙四水合物溶液和0.03 mol/L的磷酸二氢铵溶液。随后，将磷酸二氢铵溶液逐滴加入到硝酸钙四水合物溶液中，并通过调节pH值来控制其结晶过程。最终，通过干燥和研磨等步骤获得了nHA粉末。

在对水凝胶的形态、物理和结构特性进行研究时，我们采用了场发射扫描电子显微镜（FESEM）来观察其表面形态和微观结构。FESEM图像显示，AG水凝胶具有典型的层状结构和高度多孔的形态，而AG-E水凝胶也呈现出相似的结构特征。进一步的FESEM分析表明，AG-E/nHA@Cr水凝胶在不同放大倍数下均表现出良好的结构稳定性。虽然在低倍数（200 μm）下难以检测到nHA的存在，但在高倍数下可以观察到其均匀分布于水凝胶基质中，表明其成功整合到复合材料中。

此外，我们还对水凝胶的物理性能进行了评估，包括其吸水能力和降解行为。研究结果显示，该水凝胶在吸收渗出液的同时，能够保持良好的结构完整性，从而在伤口愈合过程中发挥积极作用。这种平衡的吸水能力使得水凝胶能够有效调节伤口环境，同时避免因过度吸水而导致的结构破坏。在体外和体内模型中，该水凝胶均表现出良好的伤口闭合效果，具体表现为上皮厚度的增加、炎症细胞数量的减少以及成纤维细胞增殖的提高。

通过这些研究，我们发现AG-EA/nHA@Cr水凝胶在烧伤治疗中展现出显著的潜力。这种新型材料不仅能够有效吸收渗出液，还能促进上皮化、减少炎症反应、增加细胞增殖并增强胶原沉积，从而显著提高伤口愈合效率。这些结果表明，AG-EA/nHA@Cr水凝胶可能成为一种具有广泛应用前景的先进治疗材料，为烧伤和其他类型的伤口修复提供新的解决方案。

在本研究中，我们还对nHA@Cr的制备和表征进行了详细探讨。通过将姜黄素负载到nHA中，我们成功构建了一种具有可控释放能力的纳米载药系统。这种系统能够确保姜黄素在伤口部位的持续释放，从而提高其生物利用度和治疗效果。同时，nHA的引入不仅增强了水凝胶的机械性能，还提高了其生物活性，使其在伤口修复过程中发挥更加积极的作用。

研究结果还表明，这种复合水凝胶在体外和体内模型中均表现出良好的生物相容性。在细胞培养实验中，该水凝胶能够支持细胞的生长和附着，且未表现出明显的细胞毒性。在动物实验中，该水凝胶能够有效促进伤口愈合，并减少炎症反应，同时不影响周围组织的正常功能。这些结果进一步验证了AG-EA/nHA@Cr水凝胶在烧伤治疗中的应用潜力。

综上所述，这项研究成功开发了一种基于AG基质的多功能生物活性水凝胶，通过整合EA提取物和姜黄素负载的nHA，显著提升了其在烧伤治疗中的应用效果。这种新型材料不仅能够有效吸收渗出液，还能促进上皮化、减少炎症反应、增加细胞增殖并增强胶原沉积，从而显著提高伤口愈合效率。这些结果表明，AG-EA/nHA@Cr水凝胶可能成为一种具有广泛应用前景的先进治疗材料，为烧伤和其他类型的伤口修复提供新的解决方案。