电纺PCL纳米杂化材料结合金属-姜黄油树脂与金属-姜黄素协同抗菌抗炎特性的研究

推荐：本研究针对微生物感染和抗生素耐药性日益严重的问题，开发了一种结合银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)三金属纳米杂化体与姜黄素类化合物的电纺聚己内酯(PCL)纳米纤维膜。该材料通过自由基清除活性(RSA)机制展现出广谱抗菌效果(抑菌圈29.67-33.17 mm)，同时姜黄素类化合物表现出72.81%的抗炎活性，为可持续生物医学材料开发提供了新思路。

　　

随着全球范围内微生物感染风险增加和抗生素耐药性问题日益严峻，开发具有多重治疗功能的可持续生物材料成为迫切需求。传统单一抗菌剂存在效率低、毒性大、易产生耐药性等局限，而天然活性成分如姜黄素虽具有抗菌和抗炎特性，却面临水溶性差、生物利用度低等技术瓶颈。针对这些问题，斯里兰卡大学的研究团队创新性地将银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)三金属纳米颗粒与从姜黄油树脂提取的姜黄素类化合物(curcuminoids)结合，通过电纺技术制备了多功能聚己内酯(PCL)纳米纤维膜，相关成果发表在《RSC Advances》上。

研究团队采用化学还原法合成金属纳米颗粒，通过Soxhlet提取和重结晶纯化姜黄油树脂中的姜黄素类化合物。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术表征材料特性，通过微量稀释法和扩散法评估抗菌活性，采用DPPH法和卵清蛋白变性实验分别测定抗氧化和抗炎性能。

在材料表征方面，XRD分析证实三金属纳米杂化体(Ag-Cu-Ni)成功嵌入PCL纤维基质，SEM显示纤维直径随添加剂加入从288 nm减小至217 nm。FTIR和拉曼光谱证实了金属与姜黄素类化合物的协同作用，EDX显示铜(Cu)在杂化体系中占比最高(1.90±0.70 mg/cm²)。

抗菌性能测试显示，三金属-姜黄素杂化体系表现出最优异的协同效应：对金黄色葡萄球菌(S. aureus)、MRSA、大肠杆菌(E. coli)、铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和白色念珠菌(C. albicans)的最低抑菌浓度(MIC)低至0.039 mg/mL，抑菌圈达33.17±0.24 mm。自由基清除活性(RSA)测定表明，该复合材料的抗氧化活性高达80.04±1.88%，显著高于单一组分。抗炎实验证实姜黄素类化合物在5000 ppm浓度下可抑制72.81±0.33%的蛋白质变性。

机制研究表明，三金属纳米颗粒通过产生活性氧(ROS)破坏微生物膜结构，而姜黄素类化合物不仅增强抗菌效果，还通过清除过量ROS减轻氧化应激。ICP-MS检测显示材料中金属离子释放量远低于毒性阈值(如Ag仅3-4.8 μg/L)，确保生物安全性。

该研究创新性地将可持续材料设计与高效抗菌策略相结合，开发的电纺膜兼具物理屏障和生物活性双重功能。相比传统抗生素，这种多靶点协同作用系统能更有效对抗耐药菌株，同时姜黄素的抗炎特性有助于伤口愈合。从环保角度看，采用生物可降解PCL基质和天然活性成分符合绿色化学原则，为解决全球抗生素耐药危机提供了新思路。未来研究可进一步优化材料在复杂生理环境中的释放动力学，并通过体内实验验证其临床转化潜力。