兼具成骨与抗菌性能的聚乳酸-银@锶复合膜用于感染性骨缺损修复

为解决感染性颅骨缺损修复中存在的细菌感染风险高、成骨活性不足等临床难题，研究人员通过一锅法电纺技术开发了PLA-Ag@Sr复合纳米纤维膜。该材料通过核壳结构Ag@MSN@Sr纳米颗粒实现Ag+ 和Sr2+ 的协同控释，兼具优异力学性能、持续抗菌活性和显著促成骨效应，为引导骨再生（GBR）膜的设计提供了新策略。

　　

感染性骨缺损修复一直是临床面临的重大挑战。当颅颌面区域出现大面积骨缺损时，局部微环境往往伴随细菌感染和成骨能力下降的双重困境。传统引导骨再生（GBR）膜虽广泛应用，却普遍存在功能单一、结构复杂、稳定性差等缺陷——要么缺乏抗菌性能导致术后感染，要么因成骨诱导不足影响愈合效果。更棘手的是，多组分复合膜中各功能单元可能相互干扰，不仅制备工艺繁琐，还可能引发体内不良反应。这些瓶颈严重制约了感染性骨缺损的治疗效果。

针对这一难题，西北工业大学的研究团队创新性地提出"一石二鸟"策略，通过简便高效的一锅法电纺技术，成功研制出具有核壳结构的PLA-Ag@Sr复合纳米纤维膜。该研究通过将双功能Ag@MSN@Sr纳米颗粒（银核锶壳介孔二氧化硅纳米颗粒）整合至聚乳酸（PLA）纤维基质，巧妙实现了抗菌与成骨功能的动态平衡。相关成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上，为感染性骨缺损修复提供了新型解决方案。

研究团队主要采用三项关键技术：通过溶胶-凝胶法制备核壳结构Ag@MSN@Sr纳米颗粒；优化一锅法电纺工艺将纳米颗粒均匀嵌入PLA纤维；建立大鼠颅骨缺损感染模型进行体内功能验证。实验设计系统考察了材料的理化特性、离子释放行为、细胞响应及动物实验效果。

【Ag@MSN@Sr纳米颗粒合成】
透射电镜证实成功构建了直径约80nm的核壳结构，银核（~15nm）被介孔二氧化硅壳层包裹，EDX能谱显示锶元素均匀分布。这种独特结构既能防止银纳米颗粒（AgNPs）聚集，又通过介孔通道实现Sr²⁺
的可控释放。

【材料表征】
复合膜展现优异的力学性能（弹性模量1.8±0.2GPa）和适度亲水性（接触角76.3°）。pH缓冲测试显示MSN壳层能有效中和PLA降解产生的酸性物质，维持生理pH环境。离子释放实验证实材料可持续释放Ag⁺
（28天累计释放18.6%）和Sr²⁺
（21.3%）。

【体外生物学评价】
细胞实验显示，含5wt% Ag@MSN@Sr的复合膜使MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶（ALP）活性提升2.3倍，钙结节形成增加178%。抗菌测试表明其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达99.2%和97.8%。

【体内功能验证】
在大鼠感染性颅骨缺损模型中，PLA-Ag@Sr组8周后新生骨体积（BV/TV）较空白组提高3.1倍，且无脓肿形成。Micro-CT显示其骨小梁数量（Tb.N）和厚度（Tb.Th）显著优于对照组。

该研究创新性地通过核壳结构设计实现了Ag⁺
与Sr²⁺
的协同递送：Ag⁺
通过破坏细菌膜结构和干扰DNA复制发挥广谱抗菌作用；Sr²⁺
则通过激活Wnt/β-catenin通路促进成骨分化。MSN壳层不仅调控离子释放动力学，其表面硅羟基（Si-OH）还能缓冲PLA降解酸度，创造有利的骨修复微环境。这种"抗菌-成骨"双功能平衡策略，突破了传统GBR膜单功能主导的局限，为复杂感染性骨缺损的临床治疗提供了新思路。

值得注意的是，研究团队通过一锅法电纺技术实现了材料的大规模可控制备，其工艺简便性显著优于需要多步修饰的传统方法。动物实验证实该材料兼具生物安全性与治疗有效性，展现出良好的临床转化前景。这种基于金属离子协同作用的治疗策略，也可拓展至其他组织工程领域，为多功能生物材料的开发提供了范式参考。