红芍根提取物介导的氧化铁/混合维度的凹凸棒粘土纳米复合材料的绿色合成，用于伤口止血

《Materials Today Chemistry》：Radix paeoniae rubra extract mediated green synthesis of ferric oxide/mixed-dimensional attapulgite clay nanocomposites for wound hemostasis

红药提取物协同混合维度attapulgite黏土（MDAPT）成功制备了Fe-M纳米复合材料，其止血活性显著提升（凝血指数达9.47%），抗菌率（针对S. aureus达39.87%）和抗氧化活性（DPPH清除率35%）优异，且细胞毒性低（细胞活性＞80%）。止血机制包括负电荷黏土对血小板/红细胞的强吸附、加速凝血因子激活及Fe3?释放协同作用。绿合成策略避免了化学毒害，实现了多活性成分同步负载，为创伤修复提供了高效生物材料。

　　本研究聚焦于一种新型的纳米复合材料的制备及其在止血、抗菌和抗氧化方面的性能评估。该材料基于一种天然的混合维数膨润土（MDAPT）和通过植物提取物合成的氧化铁纳米颗粒（FeNPs）构建而成。研究旨在探索如何利用传统中药成分与无机纳米材料的协同作用，开发出一种具有高效止血能力、良好抗菌性和抗氧化活性的绿色合成方法，以促进伤口愈合。这一研究不仅为生物医用材料的开发提供了新思路，也为传统中药在现代医学中的应用开辟了新的研究方向。

氧化铁纳米颗粒因其独特的物理化学性质，如小尺寸、高比表面积、特定的光学性能，以及良好的止血、抗菌和抗氧化能力，近年来在生物医学领域受到广泛关注。特别是，在止血应用中，FeNPs因其能够促进血液凝固、增强凝血因子的活性而备受青睐。然而，FeNPs在实际应用中常面临团聚问题，这不仅影响其分散性，也降低了其生物活性和应用效果。因此，寻找一种能够有效防止FeNPs团聚的载体材料成为研究的关键。本研究采用了一种天然的膨润土矿物作为载体，结合传统中药——红花（Radix paeoniae rubra, RPR）的提取物，实现FeNPs的负载与稳定化。

红花是一种在中国传统医学中广泛应用的药材，其药理作用包括清热凉血、活血化瘀、止痛等。现代研究进一步揭示了红花中多种活性成分，如白藜芦醇、氧化白藜芦醇、儿茶素、没食子酸和鞣花酸等，具有较强的还原能力、抗氧化性能以及抗菌效果。这些成分不仅能够促进FeNPs的形成，还能通过物理吸附或化学配位的方式对纳米颗粒进行稳定化处理，从而提高其在生物体系中的分散性和生物相容性。此外，红花提取物中丰富的多酚类物质还能够与FeNPs表面发生相互作用，进一步增强其止血性能。

在本研究中，研究人员通过优化合成条件，成功制备出具有优异止血性能的Fe-M纳米复合材料。通过实验分析发现，当使用5 mM FeSO?作为铁源时，所制备的Fe-M纳米复合材料表现出最佳的止血效果，其血液凝固指数（BCI）从2.53%提升至9.47%。这一显著提升主要归因于MDAPT的高吸附能力，以及其表面负电荷与血小板和红细胞之间的相互作用。同时，MDAPT的存在有助于加速凝血因子和血小板的激活过程，从而提高止血效率。此外，MDAPT的多维结构（如一维纳米棒和二维纳米片）为FeNPs提供了良好的负载平台，有助于维持其分散性并增强其生物活性。

除了止血性能外，研究还评估了Fe-M纳米复合材料的抗菌和抗氧化能力。实验结果显示，Fe-M材料对金黄色葡萄球菌（S. aureus）表现出良好的抗菌效果，其抗菌比率达到39.87%。相比之下，对大肠杆菌（E. coli）的抗菌效果则稍弱，这可能与两种细菌的细胞壁结构差异有关。此外，Fe-M材料在DPPH自由基清除实验中表现出较强的抗氧化活性，其抗氧化能力随着FeNPs负载量的增加而提高，但FeNPs本身的抗氧化性能远高于Fe-M复合材料，这可能是由于FeNPs表面残留的多酚类物质具有更高的抗氧化活性。因此，红花提取物在FeNPs的合成过程中不仅起到了还原剂的作用，还通过稳定纳米颗粒并保留部分活性成分，进一步提升了其在生物体系中的应用潜力。

为了全面评估Fe-M纳米复合材料的生物相容性，研究人员进行了血红细胞溶血率和细胞毒性的实验。结果显示，所有测试组的溶血率均低于5%，表明该材料在体内具有良好的安全性。此外，Fe-M材料对NIH-3T3细胞的毒性测试表明，其在不同浓度下均表现出较低的细胞毒性，且细胞活性均高于80%。值得注意的是，Fe?.???-M材料在较低浓度下表现出更高的细胞存活率，这可能与其表面特性及与细胞的相互作用有关。总体而言，Fe-M纳米复合材料在生物相容性方面表现出优异的性能，为未来在伤口护理领域的应用提供了理论依据和实验支持。

此外，本研究还探讨了Fe-M纳米复合材料的结构与性能之间的关系。通过XRD、FTIR、SEM和TEM等手段对材料的组成、形貌和晶体结构进行了系统表征。结果表明，Fe-M纳米复合材料中FeNPs的尺寸在140至180纳米之间，且其表面被红花提取物中的有机分子覆盖，这不仅提高了纳米颗粒的分散性，还增强了其与生物分子的相互作用能力。同时，XPS分析进一步证实了FeNPs与MDAPT之间的化学结合，表明材料中存在Fe-O、Fe-OH等化学键，这有助于稳定纳米颗粒并提高其生物活性。

研究还通过动态血液凝固实验和血小板与红细胞的吸附能力分析，揭示了Fe-M纳米复合材料的止血机制。实验表明，Fe-M材料能够显著促进血液凝固过程，其凝固速率和凝固效率均优于单独的FeNPs或MDAPT。此外，血小板和红细胞的吸附能力也被证实是影响止血性能的重要因素。Fe-M材料能够有效增强血小板和红细胞的吸附作用，从而促进初始血凝块的形成，并通过凝血因子和凝血酶的介导作用，进一步增强血液凝固能力。这一发现表明，Fe-M纳米复合材料在止血过程中不仅能够促进凝血因子的激活，还能通过物理吸附作用增强血小板和红细胞的聚集，从而实现更高效的止血效果。

从更广泛的角度来看，本研究为绿色合成技术在生物医用材料领域的应用提供了新的思路。传统的FeNPs合成方法往往涉及有毒化学品，可能导致有害副产物的生成，而本研究采用红花提取物作为还原剂和稳定剂，实现了无毒、环保的纳米材料合成。这种方法不仅降低了合成过程中的环境负担，还保留了红花中的多种活性成分，使其在止血、抗菌和抗氧化方面表现出更全面的生物功能。因此，该研究不仅在材料科学领域具有重要意义，也为中医药现代化提供了新的研究方向。

综上所述，本研究通过将红花提取物与天然膨润土相结合，成功制备出一种具有优异止血、抗菌和抗氧化性能的Fe-M纳米复合材料。该材料的制备方法简单、环保，且在生物相容性方面表现出良好的安全性。研究结果表明，Fe-M纳米复合材料能够有效提高FeNPs的分散性和生物活性，从而显著增强其止血能力。同时，其抗菌和抗氧化性能也得到了验证，这为未来在伤口护理和生物医学工程中的应用提供了重要的理论基础和技术支持。此外，该研究还揭示了红花提取物在FeNPs合成过程中的关键作用，以及其在增强材料生物功能方面的潜力。未来的研究可以进一步探索该材料在体内环境中的长期稳定性和生物相容性，以期实现其在临床医学中的实际应用。