综述：MXene基生物活性材料在伤口管理中的应用与最新进展

这篇综述系统阐述了二维材料MXene（Mn+1 Xn Tx ）在伤口管理中的创新应用，重点探讨其抗菌、抗氧化、促血管生成及电导特性如何通过光热疗法（PTT）、化学动力学疗法（CDT）和酶模拟活性协同促进急慢性伤口修复。文章还分析了MXene与水凝胶、纳米纤维等复合材料的协同效应，并指出其在智能传感和个性化医疗中的潜力，为未来生物材料设计提供了新思路。

　　

MXene基生物活性材料在伤口管理中的革命性应用

引言

伤口管理是生物医学领域的重大挑战，尤其是慢性伤口如糖尿病足溃疡（DFU）和感染性伤口，常伴随氧化应激、血管生成障碍和细菌生物膜形成。MXene作为一种新型二维过渡金属碳/氮化物（M_n+1
X_n
T_x
），凭借其独特的物理化学性质，正在重塑伤口治疗策略。

伤口愈合机制与挑战

正常伤口愈合分为凝血、炎症、增殖和重塑四个阶段，而慢性伤口常停滞于炎症期。高血糖环境导致活性氧（ROS）过量、巨噬细胞极化异常（M1型持续活化），以及基质金属蛋白酶（MMP）过度表达，共同阻碍修复进程。

MXene的合成与功能特性

MXene通过MAX相（如Ti₃
AlC₂
）选择性蚀刻A层制备，表面终端（-OH、-F等）赋予其亲水性和可修饰性。其核心优势包括：

1. 多酶活性：如V₂
   C可模拟超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等6种酶，清除ROS并维持氧化还原平衡。
2. 光热转换：Ti₃
   C₂
   在近红外（NIR）下效率达46.88%，可实现精准控温杀菌（50-52°C）或触发药物释放。
3. 电导性：促进电信号传导，加速成纤维细胞迁移（实验显示NIH 313细胞迁移率提升30%）。

创新应用场景

1. 急性伤口修复

   • PLGA/MXene@VEGF系统：通过NIR调控血管内皮生长因子（VEGF）缓释，避免过度血管化导致的瘢痕。
   • rBC/MXene水凝胶：再生纤维素网络结合MXene的电活性，促进胶原沉积（14天内伤口闭合率达96%）。

2. 糖尿病慢性伤口

   • MXene@MOF异质结：局部表面等离子体共振（LSPR）增强Fenton反应，清除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）生物膜。
   • 黑磷/V₂
     C纳米膜：声动力疗法（SPT）破坏细菌呼吸链，同时Mo^4+/6+
     价态循环维持ROS动态平衡。

3. 感染性伤口

   • MXene/Ag₂
     S@LO_x
     ：乳酸氧化酶（LO_x
     ）将伤口乳酸转化为H₂
     O₂
     ，经NIR催化生成·OH自由基，实现深层灭菌。

4. 骨修复

   • RSF/MXene电活性水凝胶：电刺激（ES）激活钙调蛋白（CALM）信号通路，促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化（RUNX2表达上调2倍）。

智能监测与未来挑战

MXene基柔性传感器（如PCM三层结构）可实时监测伤口湿度/压力变化（灵敏度达1500次循环稳定）。当前瓶颈包括：

• 规模化生产：现有蚀刻法（如HF法）存在环境风险，需开发绿色工艺。
• 体内代谢：Ti元素虽可7天内清除，但V基MXene的长期毒性需验证。
• 理论模拟缺口：密度泛函理论（DFT）在生物界面反应的应用亟待加强。

结论

MXene通过多机制协同——从物理抗菌（"纳米刀"效应）到生化调控（M2巨噬细胞极化），正推动伤口管理向智能化、个性化迈进。未来结合人工智能（AI）的动态监测系统，或将成为慢性伤口治疗的突破点。