基于电弧等离子体合成炭纳米颗粒与环丙沙星共载聚己内酯纳米纤维的感染伤口加速愈合及异味控制研究

针对感染伤口存在的细菌生物膜顽固、异味难消除及组织再生缓慢等问题，研究人员开发了一种通过电弧等离子体快速合成炭纳米颗粒(CNPs)并共载环丙沙星(Cipro)的聚己内酯(PCL)纳米纤维敷料。该敷料显著提升亲水性(接触角45° vs 90°)、溶胀率(700% vs 150%)和尸胺吸附能力，体外实验显示CNPs@PCL对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的生物膜抑制效果比传统炭粉提高5倍，动物模型证实其可促进胶原沉积、完全上皮化及NRF2/VEGF通路调控，为慢性伤口治疗提供创新方案。

　　

慢性伤口治疗长期面临细菌生物膜顽固、抗生素耐药性及伤口异味三大难题。传统活性炭敷料依赖物理吸附和金属离子抗菌，存在孔隙率低、生物相容性差等问题。尤其令人困扰的是，现有技术难以同步实现高效抗菌、异味清除和组织再生。更棘手的是，等离子体技术虽能增强材料功能，但其改性效果会随时间衰减，如何即时利用其峰值活性成为关键挑战。

针对这一系列问题，由阿拉伯-德国青年科学院（AGYA）资助的研究团队提出突破性解决方案：通过便携式电弧等离子体反应器实时合成炭纳米颗粒(CNPs)，并采用原位电纺技术将CNPs与环丙沙星(Cipro)共载于聚己内酯(PCL)纳米纤维中，直接沉积于伤口。这项发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》的研究，开创性地将等离子体合成与临床应用的时间差缩至最短，确保功能最大化。

研究主要采用四项核心技术：1）脉冲宽度调制(PWM)电弧等离子体系统秒级制备40 nm CNPs；2）静电纺丝构建PCL纳米纤维载体；3）体外模型评估对金黄色葡萄球菌/铜绿假单胞菌生物膜的抑制效果；4）大鼠感染伤口模型进行组织病理学与免疫组化分析。

【材料与方法】
电弧等离子体合成的CNPs直径较球磨法缩小80%，生产时间从小时级缩短至秒级。通过接触角测试发现，CNPs使PCL纤维亲水性提升100%（45° vs 90°），溶胀率激增至700%（PCL仅150%）。

【结果】
CNPs@PCL展现出超乎预期的三重功效：1）抗菌方面，对生物膜的抑制效率是商业活性炭的5倍，与Cipro联用后形成协同效应；2）异味控制上，尸胺吸附量翻倍；3）生物相容性测试显示人皮肤成纤维细胞存活率>90%。动物实验显示，治疗组伤口实现完全上皮化，免疫组化证实iNOS表达下调60%，而组织修复关键因子NRF2和VEGF显著上调。

【讨论】
该研究首次实现等离子体改性材料的"即产即用"模式，突破功能衰减的时间限制。CNPs的多孔结构与等离子体赋予的表面活性协同增强抗菌/吸附效能，而Cipro的缓释特性延长作用时间。值得注意的是，NRF2/VEGF通路的调控揭示该敷料能同时抗炎促愈，这对糖尿病足等慢性伤口具有重要转化价值。

这项技术革新不仅提供更经济的纳米颗粒制备方案，其模块化电弧装置更便于临床推广。未来或可拓展至其他难愈性创面治疗，为智能敷料开发提供新范式。