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锌氧化物纳米颗粒与无细胞脂肪提取物共载核壳纳米纤维敷料:增强成纤维细胞活性与抗菌效能的双重突破
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月20日 来源:Journal of Biological Engineering 5.7
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为解决慢性伤口感染控制与组织再生难题,研究人员开发了新型核壳结构纳米纤维敷料nZnO/PLCL-CEFFE/HA,通过整合锌氧化物纳米颗粒(nZnO)的抗菌特性和无细胞脂肪提取物(CEFFE)的促再生能力。研究证实该敷料具有双相释放Zn2+和生长因子的特性,显著抑制E.coli和S.aureus生长,并促进NIH-3T3细胞迁移。该成果为多功能伤口敷料设计提供了新思路,发表于《Journal of Biological Engineering》。
慢性伤口愈合一直是临床面临的重大挑战,尤其是糖尿病足溃疡和压力性溃疡等慢性创面,常因细菌感染和细胞功能受损陷入“愈合停滞”状态。传统敷料如纱布和水凝胶虽能维持湿润环境,却缺乏主动抗菌和促再生能力。更令人担忧的是,银纳米颗粒(AgNPs)虽能杀菌,但长期使用存在细胞毒性和耐药性风险。在这一背景下,寻找兼具抗菌和促再生功能的智能敷料成为研究热点。
Atatürk大学等机构的研究团队创新性地将锌氧化物纳米颗粒(nZnO)与无细胞脂肪提取物(CEFFE)结合,通过核壳电纺丝技术开发出多功能伤口敷料nZnO/PLCL-CEFFE/HA。研究发现该敷料能同步实现持续抗菌和促进组织再生,相关成果发表于《Journal of Biological Engineering》。
研究采用四大关键技术:1) 通过冻融离心法制备富含bFGF(33.5 ng/mL)和TGF-β1(29.4 ng/mL)的CEFFE;2) 同轴电纺丝构建PLCL外壳(含2% nZnO)与HA/CEFFE内核的核壳结构;3) 采用FE-SEM和TEM表征纳米纤维形貌,证实nZnO成功嵌入且纤维直径达400-800 nm;4) 通过划痕实验和MTT法评估NIH-3T3细胞迁移与增殖能力。
制备与表征CEFFE
ELISA检测显示CEFFE富含bFGF、TGF-β1等生长因子,其中bFGF浓度最高(33.5 ng/mL),为组织再生提供关键信号分子。
核壳纳米纤维的理化特性
FE-SEM显示nZnO使纤维表面粗糙度增加,直径分布拓宽至700-800 nm。XRD证实nZnO特征峰(31°、34°)存在,且与PLCL无化学相互作用。接触角测试表明CEFFE/HA使疏水PLCL(121.73°)转变为超亲水材料(21.85°),但nZnO会适度提高接触角至59.92°。
力学性能与释放动力学
nZnO使PLCL拉伸强度从5.30 MPa降至3.75 MPa,而CEFFE/HA能维持力学稳定性(5.10 MPa)。ICP-AES显示Zn2+释放呈双相模式:8小时突释630 μg,96小时累计释放930 μg,符合抗菌需求。
抗菌与细胞实验
nZnO/PLCL-CEFFE/HA对S.aureus抑菌率达60%,显著优于纯PLCL。MTT实验显示CEFFE/HA组细胞增殖OD值比对照组高40%,FE-SEM观察到密集细胞网络形成。划痕实验证实CEFFE/HA使伤口闭合率提升至60%,远超nZnO/PLCL组(80%未闭合)。
该研究成功开发出兼具抗菌与促再生功能的智能敷料,其核壳结构设计巧妙解决了CEFFE易降解和nZnO细胞毒性之间的矛盾。相比传统AgNPs敷料,该材料具有更低毒性且不易诱发耐药性;相较于单纯水凝胶,其机械强度更适合不规则创面。未来研究需优化nZnO分布浓度以平衡抗菌与细胞相容性,并开展大型动物实验验证长期效果。这项突破为慢性伤口治疗提供了全新解决方案,展现出广阔的临床转化前景。
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