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微生物感染阻碍伤口愈合，传统敷料存在机械性能不足、药物释放失控等问题。本研究开发壳聚糖（Cs）/ 聚乙烯醇（PVA）贴剂，负载 TiO?/ 环丙沙星（Ciprox）/ 聚乙二醇（PEG）纳米复合材料，实现 71% 载药效率，具良好 swelling 性（65%）和孔隙率（67%），抗菌活性显著，可控释药物并促进成纤维细胞增殖，为难愈伤口治疗提供新选择。
皮肤作为人体最大的器官，是抵御外界侵害的第一道屏障，其伤口愈合是一个涉及止血、炎症、增殖和成熟四个连续阶段的复杂生理过程。然而，微生物感染常干扰这一自然过程，成为伤口愈合的重大障碍，不仅延缓恢复，还可能引发严重并发症。传统的 ointments 和伤口敷料虽有应用，但难以在完全无菌条件下实现快速愈合，且存在药物非特异性分散导致 efficacy 降低、 systemic toxicity 增加，以及在湿润伤口环境中药物稳定性差等问题。因此，开发兼具抗菌、药物控释、良好机械性能和生物相容性的新型伤口敷料成为当务之急。
针对这些挑战，SRM 科学技术学院（SRM IST）的研究人员开展了一项创新研究，开发出一种基于壳聚糖（chitosan, Cs）和聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）的复合贴剂，并将二氧化钛（titanium dioxide, TiO?）/ 环丙沙星（ciprofloxacin, Ciprox）/ 聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）纳米复合材料嵌入其中。该研究成果为解决难愈伤口治疗难题提供了新思路，相关论文发表在《International Journal of Biological Macromolecules》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：通过水热法合成 TiO? 纳米颗粒；制备 TiO?/Ciprox 纳米复合材料并经 PEG 包覆；采用流延法制备 Cs/PVA 复合贴剂并嵌入上述纳米复合材料；利用粉末 X 射线衍射（XRD）表征 TiO? 纳米颗粒的晶体结构；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、溶胀实验和孔隙率测量对复合贴剂进行表征；采用抗菌实验评估其抑菌效果；通过体外药物释放动力学研究药物释放行为；借助细胞活力测试和划痕实验评价其生物相容性及对组织再生的促进作用。
材料合成与表征结果
研究首先成功合成了 TiO? 纳米颗粒，XRD 分析显示，其在 25.71°、36.87°、47.98°、53.76° 和 62.01° 处的特征峰分别对应（101）、（204）、（200）、（211）和（204）晶面，结合 JCPDS 卡号 01–017-1167 确认该 TiO? 纳米颗粒为多晶四方结构，且属于锐钛矿相（anatase phase）。较宽的衍射峰表明其晶粒尺寸较小，这与 350°C 煅烧条件下的成核与生长过程相符。
随后，研究制备了 TiO?/Ciprox 纳米复合材料并经 PEG 包覆，实现了 71% 的药物负载效率，PEG 的包覆有效提高了生物相容性和药物稳定性。通过 FTIR、SEM、溶胀实验和孔隙率测量对嵌入该纳米复合材料的 Cs/PVA 贴剂进行表征，结果显示贴剂具有良好的结构完整性，溶胀率达 65%，孔隙率为 67%，这些特性有利于维持伤口湿润环境并促进营养物质交换。
抗菌性能结果
抗菌测试表明，该复合贴剂展现出显著的微生物抑制效果。这主要归因于两方面：一方面，TiO? 纳米颗粒通过光催化作用产生活性氧（reactive oxygen species, ROS），破坏细菌细胞膜，抑制细菌生长；另一方面，负载的 Ciprox 作为强效抗生素，进一步增强了抗菌能力。二者协同作用，有效解决了伤口感染这一愈合障碍。
药物释放动力学结果
体外药物释放研究证实，该贴剂具有良好的药物控释能力和高效释放动力学。PEG 的包覆和复合贴剂的结构特性共同调控了 Ciprox 的释放过程，避免了药物的突释和非特异性分散，既保证了伤口局部的有效药物浓度，又降低了 systemic toxicity，为持续发挥抗菌和促进愈合作用提供了保障。
生物相容性与细胞增殖结果
细胞活力测试显示，该贴剂对 NIH3T3 成纤维细胞的增殖具有促进作用，表明其具有良好的生物相容性。成纤维细胞是伤口增殖阶段的关键细胞，负责合成 extracellular 基质（extracellular matrix, ECM），其增殖能力的提升有助于加速组织修复。此外，划痕实验结果表明该贴剂具有加速伤口愈合和支持组织再生的潜力。
综上所述，本研究开发的 Cs/PVA 复合贴剂负载 TiO?/Ciprox/PEG 纳米复合材料具有多重优势：壳聚糖的止血和促进组织再生特性与 PVA 的机械强度和柔韧性相结合，解决了单一聚合物的性能局限；TiO? 与 Ciprox 的协同抗菌作用有效应对微生物感染；PEG 包覆提高了生物相容性和药物稳定性；65% 的溶胀率和 67% 的孔隙率保障了伤口微环境；71% 的载药效率和良好的控释能力实现了药物的高效利用；对成纤维细胞增殖的促进作用加速了组织修复。
该研究成果为难愈伤口的治疗提供了一种可行的解决方案，其整合了抗菌、药物控释、机械支撑和生物相容性等多重功能，不仅丰富了新型伤口敷料的研究思路，也为纳米复合材料在生物医学领域的应用提供了实践依据，有望在未来临床应用中发挥重要作用，改善难愈伤口患者的治疗效果和生活质量。
