新型银修饰锌MOF纳米颗粒复合HA/PVP敷料：三重协同机制促进感染伤口愈合

《AAPS PharmSciTech》：Novel Biocompatible Hyaluronic Acid (HA)/Polyvinylpyrrolidone (PVP) Composites Containing Silver Decorated-Zinc MOF Nanoparticles: Antimicrobial Activity, Drug Delivery and Wound Healing

本研究针对多重耐药病原体引起的慢性感染伤口治疗难题，开发了一种负载伏立康唑的银/锌金属有机框架纳米颗粒复合HA/PVP的新型伤口敷料。该复合材料通过双相释放模式（6小时突释44.2%，360小时累计释放77.1%）实现了显著的抗菌协同效应（对白色念珠菌MFC降低214倍）和优异的生物相容性（IC30>3000μg/mL），同时促进成纤维细胞迁移和伤口闭合，为耐药菌感染伤口管理提供了创新解决方案。

　　

慢性感染伤口，特别是由多重耐药病原体引起的伤口，一直是临床治疗中的棘手难题。这类伤口不仅导致患者病程延长、痛苦加剧，还常常因传统抗生素疗效不佳而面临截肢甚至生命危险。据统计，伤口感染约占医院获得性感染的三分之一，在发展中国家尤为严重。白色念珠菌作为常见的伤口机会性真菌病原体，其生物膜形成能力使其难以被常规抗真菌药物清除。与此同时，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌等细菌的流行更是雪上加霜。面对这一严峻挑战，研究人员迫切需要开发能够同时应对多重微生物感染并促进组织再生的创新治疗方案。

在这一背景下，埃及开罗大学的研究团队在《AAPS PharmSciTech》期刊上发表了一项突破性研究，他们成功设计了一种多功能伤口敷料，将伏立康唑（VOR）负载的银/锌金属有机框架（Ag/Zn-MOFs）纳米颗粒整合到透明质酸（HA）/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）复合基质中。这一创新设计巧妙结合了金属离子的抗菌优势、抗真菌药物的特异性作用以及生物聚合物的再生促进功能，为实现感染伤口的有效管理提供了全新思路。

研究人员采用了一系列关键技术方法开展本研究。首先通过溶剂溶解法制备HA/PVP聚合物共混物，接着采用化学沉淀法合成双金属Ag/Zn-MOFs，然后通过物理吸附将VOR载入MOF纳米笼，最后通过化学交联和冷冻干燥工艺固化成复合材料。在表征方面，运用扫描电镜/能量色散X射线（SEM/EDX）分析表面形貌和元素分布，动态光散射（DLS）测定颗粒尺寸和稳定性，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）验证结构完整性。生物学评价包括微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MFC），透射电镜（TEM）观察超微结构变化，MTT法评估细胞毒性，以及划痕实验检测伤口愈合能力。

SEM/EDX分析结合Mapping

扫描电镜分析揭示了复合材料形态的显著演变。HA/PVP复合材料在×100放大倍数下呈现高度粗糙、褶皱的表面结构，具有明显的脊状特征，这种纹理可能增强了表面积，有利于伤口敷料的渗出液吸收功能。元素 mapping 确认碳（C）、氧（O）和氮（N）为主要成分，与HA/PVP聚合物骨架一致。加入银修饰锌MOFs后，形态转变为均匀的叶状结构（×600放大倍数），表明MOF诱导了聚合物网络的重组。EDX分析检测到新的锌（Zn）和银（Ag）峰，同时保留C、O和N信号。HA/PVP/MOF/VOR复合材料表现出最均匀的表面形态，具有稀疏的亮斑，确认成功掺入了载药MOF纳米笼。关键的是，EDX检测到明显的氟（F）峰，这是VOR的明确元素指纹，保证了药物的生物可利用性。

FTIR分析

FTIR光谱分析显示三个复合材料样品都具有约3400-3200 cm^-1的宽峰，对应于HA的O-H伸缩振动。约1650 cm^-1处的尖锐峰归因于HA的羧酸基团和PVP的酰胺基团的C=O伸缩振动。在1500-500 cm^-1的指纹区域内，各样品观察到多种弯曲和伸缩振动峰。含VOR样品的光谱在1400-1200 cm^-1区间出现更多分化峰，可能源于VOR的C-F伸缩振动。通过比较HA/PVP/MOF与HA/PVP的光谱，特别是在金属-氧振动区域（~400-600 cm^-1）观察到微小峰位移和变化，证实了Zn-MOF在聚合物基质中的存在和相互作用。总体光谱相似性表明聚合物的化学性质保持不变，小的峰位移证明了组分间的非共价相互作用，没有化学降解证据。

XRD分析

HA/PVP/MOF/VOR复合材料的XRD图谱显示双相结构。在15-30°（2θ）范围内存在宽泛的非晶晕，中心在2θ≈21.5°，这是HA/PVP聚合物基质的特征。叠加在此晕之上的是7.3°、10.7°和12.8°处的明显低角度峰，与晶体ZIF-8（Zn-MOF）的（011）、（002）和（112）晶面匹配。没有检测到银特异性峰（通常在38.1°对应Ag（111）），证实Ag?在MOF框架内的原子级分散或亚5纳米金属簇低于XRD检测限。关键的是，没有检测到晶体VOR峰（参考位置：12.8°、15.4°、25.6°），表明药物在MOF纳米笼内以分子形式分散。

PS、PDI和ZP测定

颗粒尺寸（PS）分析显示，HA/PVP的中间尺寸（380.9±7.7 nm）创建了微观粗糙结构，最大化渗出液吸收表面积。HA/PVP/MOF尺寸显著减小（270.5±10 nm），对应于SEM观察到的紧凑叶状形态，实现均匀金属离子分布。HA/PVP/MOF/VOR的PS显著扩大（658.6±0.0 nm）直接验证了VOR封装。多分散指数（PDI）值显示HA/PVP为0.524±0.1，HA/PVP/MOF为0.422±0.0，HA/PVP/MOF/VOR为0.694±0.0，表明双峰释放动力学。Zeta电位（ZP）分析证实胶体稳定性（>+30 mV），HA/PVP为+32.6±1.4 mV，HA/PVP/MOF为+38.9±1.4 mV，HA/PVP/MOF/VOR为+39.3±1.8 mV，电荷递进有利于静电病原体靶向和黏膜粘附保留。

体外药物释放研究

HA/PVP/MOF/VOR复合物的体外释放曲线显示出战略优势的双相模式，与游离VOR行为根本不同。虽然未负载的VOR在48小时内完全释放，但复合材料实现了超过360小时的持续释放，这对慢性伤口管理至关重要。初始快速相（0-6小时）释放44.2%±5.9，可能源于纳米笼外围表面吸附药物的解吸，为早期感染控制提供即时治疗浓度。随后持续相（6-360小时）释放达77.1%±1.8，源于基质包裹药物通过复合材料孔隙的逐渐扩散，维持亚MIC抑菌压力以防止生物膜形成。

抗菌评价

抗真菌活性

HA/PVP/MOF/VOR复合材料对白色念珠菌表现出卓越的抗真菌效力，最小抑菌浓度（MIC）值为0.5μg/mL，比VOR悬浮液（MIC 2.9μg/mL）提高了5.8倍。关键的是，其最小杀菌浓度（MFC）为1.4μg/mL，比悬浮液（MFC 300μg/mL）优越214倍。HA/PVP复合物和HA/PVP/MOF对测试菌株也观察到抗真菌活性，MIC分别为17,000μg/mL和8,500μg/mL，这解释了负载复合材料相对于未配方药物悬浮液活性增强的原因。

抗菌活性

抗菌评估显示复合材料对不同细菌物种的活性模式。虽然HA/PVP（聚合物共混物）对任何测试物种均无抑制效果，但HA/PVP/MOF（纳米笼）和HA/PVP/MOF/VOR复合材料对所有测试病原体均表现出抑菌活性，这证实了纳米笼因含有已知具有抗菌作用的锌和银金属而具有抗菌效果。值得注意的是，抗菌活性完全依赖于金属，锌和银离子驱动对所有测试病原体的广谱抑制。还进行了MBC测定，但均无杀菌活性。

HA/PVP/MOF/VOR复合材料引起白色念珠菌菌株真菌细胞壁损伤

真菌细胞壁是白色念珠菌存活、致病性和形态的关键结构屏障。TEM分析显示，用其MFC（1.4μg/mL）的HA/PVP/MOF/VOR复合材料处理会诱发灾难性的超微结构损伤，其特征是细胞壁崩解（葡聚糖/几丁质基质完整性丧失）、膜破裂（麦角固醇耗竭和孔形成）和细胞质泄漏（细胞器崩解和内容物分散）。这种损伤三联征直接与VOR的主要机制相关：抑制羊毛甾醇14α-脱甲基酶会破坏麦角固醇生物合成，削弱膜完整性，并使协同金属离子攻击成为可能。

细胞活力测定

MTT测定证实所有复合材料在测试浓度下均能增强人皮肤成纤维细胞（HSF）增殖，展示了伤口愈合应用所需的内在生物相容性。关键的是，IC₃₀值（引起30%抑制的剂量）显示出卓越的安全边际：HA/PVP为3435.9μg/mL，HA/PVP/MOF为8840.3μg/mL（比HA/PVP高2.6倍），HA/PVP/MOF/VOR为3051.5μg/mL。这些安全阈值关键地比治疗性抗菌浓度高出几个数量级：比抗菌MICs（8,500-17,000μg/mL）高200-500倍，比抗真菌MIC（0.5μg/mL）高6,000-17,000倍。

伤口愈合（划痕实验）

在整个伤口闭合研究中，三种复合材料HA/PVP、HA/PVP/MOF和HA/PVP/MOF/VOR均显示出随时间推移愈合逐渐增强。虽然到72小时时没有配方实现完全闭合，但HA/PVP/MOF/VOR复合材料表现出最先进的闭合轨迹，表明早期愈合反应改善。72小时的不完全闭合与体外组织再生的预期生物时间线一致，并反映了逐渐的治疗作用模式。

本研究通过将VOR负载的Ag/Zn-MOF与再生性HA/PVP基质协同作用，在伤口治疗领域实现了变革性飞跃。该平台提供了无与伦比的感染控制（抗白色念珠菌杀菌效力提高214倍，广谱抑菌）、加速组织再生（72小时观察到最先进的伤口闭合）和高生物相容性边际（治疗窗口扩大6,000倍）。通过融合金属有机框架精度（靶向Ag?/Zn2?递送）、唑类药物效力（TEM确认的细胞壁破坏）和聚合物介导的愈合（CD44激活的成纤维细胞增殖），该平台克服了传统敷料为抗菌活性而牺牲愈合能力的根本局限。未来工作将推进临床转化，包括在糖尿病足溃疡和烧伤队列中进行随机对照试验，以验证真实世界疗效和个性化给药方案。