仿生双层层状水凝胶/纤维伤口敷料搭载欧白芷提取物与绿色合成ZnO纳米颗粒促进伤口愈合

为解决传统伤口敷料难以模拟天然细胞外基质(ECM)复杂结构的问题，研究人员开发了一种搭载欧白芷(Falcaria vulgaris)提取物和绿色合成ZnO NPs的仿生双层敷料，结合海藻酸钠/明胶水凝胶与电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维层，展现出优异的机械性能(拉伸强度5±0.05 MPa)、抗菌活性(抑菌圈20-21 mm)及生物相容性，显著促进伤口收缩、胶原合成和组织再生。

　　

研究背景
伤口愈合是一个涉及炎症、增殖和重塑的多阶段复杂过程，而传统敷料往往无法模拟天然细胞外基质(ECM)的拓扑结构和生化特性。尤其对于慢性伤口，现有材料在机械支撑、抗菌性能和促再生能力方面存在明显局限。例如，单一水凝胶易碎且缺乏抗菌性，而普通纤维支架难以实现药物控释。这些缺陷促使科学家探索结合生物活性成分与仿生结构的创新解决方案。

研究设计与方法
由未标注国籍的研究团队在《Journal of Science: Advanced Materials and Devices》发表的研究，构建了双层敷料：下层为负载欧白芷提取物和植物源ZnO NPs的海藻酸钠/明胶水凝胶（模拟真皮），上层为电纺PAN纳米纤维（模拟表皮）。通过场发射扫描电镜(FESEM)表征形貌，力学测试仪评估机械性能，平板扩散法检测抗菌活性，并采用L929细胞系和小鼠模型进行生物相容性与体内疗效验证。

研究结果

1. 材料表征
   FESEM显示PAN纤维表面光滑无珠结，与水凝胶层结合紧密，纤维直径分布均匀。水凝胶孔隙率优化至80%±5%，利于细胞浸润和营养交换。

2. 力学与理化性能
   双层结构展现出协同增强效应：拉伸强度达5±0.05 MPa（纯水凝胶的3倍），弹性模量0.4±0.1 MPa匹配皮肤力学特性，50±5%的断裂伸长率确保敷料柔韧性。24小时肿胀率维持在200%±10%，降解速率与伤口愈合周期同步。

3. 抗菌与生物相容性
   ZnO NPs缓释使抑菌圈直径达20±2 mm（革兰阴性菌）和21±2 mm（革兰阳性菌）。CCK-8实验证实材料对L929细胞存活率无影响（>95%），且下调炎症因子TNF-α表达40%。

4. 体内愈合效果
   小鼠全层皮肤缺损模型中，治疗组第14天伤口收缩率达92%±3%（对照组仅65%±5%），Masson染色显示胶原沉积量增加2倍，表皮层完全再生且毛囊结构新生。

结论与意义
该研究通过仿生设计将天然药物（欧白芷）、绿色合成纳米材料（ZnO NPs）与人工基质（水凝胶/电纺纤维）有机结合，首次实现：① 力学性能与生物活性的动态平衡；② 多级结构模拟ECM的物理化学线索；③ 抗菌-促再生双功能协同。其突破性在于解决了传统敷料“机械保护-生物功能”不可兼得的矛盾，为慢性伤口治疗提供转化潜力巨大的新型平台。