铜锌掺杂介孔生物活性玻璃纳米颗粒负载单宁酸:具有抗氧化活性的创面愈合新型纳米载体

【字体: 时间:2025年08月13日 来源:Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre 3.6

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  本研究针对创面愈合过程中氧化应激失衡问题,创新性地将具有抗菌抗氧化活性的单宁酸(TA)负载于铜/锌掺杂介孔生物活性玻璃纳米颗粒(Cu/ZnMBGNs)中。通过微乳液辅助溶胶-凝胶法制备的TA@MBGNs展现出持续释放特性、显著DPPH自由基清除能力(最高88%)和良好生物相容性,其中ZnMBGNs-TA浸提液使创面闭合率达>90%。该研究为开发兼具抗氧化与促愈合功能的纳米载体提供了新思路。

  

皮肤作为人体最大器官,其损伤修复涉及复杂的生理过程。在创面愈合的炎症阶段,巨噬细胞和中性粒细胞通过产生活性氧(ROS)来抵御感染,但过量ROS会导致氧化应激,延缓愈合进程并形成瘢痕。如何平衡ROS水平,同时促进止血、抗炎和血管再生,成为创面治疗的关键科学问题。单宁酸(TA)作为天然多酚化合物,虽具有抗菌抗氧化等优势,但其单独应用存在稳定性差、控释困难等瓶颈。德国埃尔朗根-纽伦堡大学(University of Erlangen-Nuremberg)生物材料研究所的研究团队创新性地将TA与含治疗性离子的介孔生物活性玻璃纳米颗粒(MBGNs)结合,相关成果发表在《Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre》。

研究采用微乳液辅助溶胶-凝胶法制备铜/锌掺杂MBGNs(Cu/ZnMBGNs),通过物理吸附负载TA。关键技术包括:氮气吸附-脱附测定材料比表面积和孔径分布;热重分析(TGA)量化TA负载量;DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性;体外凝血试验(aPTT/PT)分析止血性能;NHDF细胞划痕实验评价促迁移效应;所有血液实验均通过伦理审查(#21-383-2-B),使用3名健康志愿者血样。

【表征分析】XRD证实TA负载未改变MBGNs非晶结构,FTIR在1300-1700 cm-1出现TA特征峰。ZnMBGNs-50TA和CuMBGNs-50TA的BET比表面积分别为408 m2/g和359 m2/g,TGA显示TA负载量达38 wt%。EDX谱验证了Cu/Zn的成功掺杂。

【释放特性】DPBS中28天缓释实验显示,CuMBGNs-50TA初期(6h)释放更快,而ZnMBGNs-TA释放量与负载浓度无关。推测Cu2+与TA酚羟基的配位作用延缓了释放。

【抗氧化效应】FC法测定CuMBGNs-50TA酚含量达170±17 mg/mL,对应DPPH清除率88±2%,显著高于低浓度组(p<0.05)。ZnMBGNs-50TA表现相当(164±18 mg/mL, 清除率85±3%)。

【生物相容性】溶血率均<5%,符合医用标准。1 mg/mL浓度下,TA负载使CuMBGNs对NHDF细胞的毒性从78%降至>90%,荧光染色显示细胞保持正常梭形形态。但5 mg/mL ZnMBGNs-50TA使细胞活力降至<80%,可能与Zn2+过量释放有关。

【促愈合功能】划痕实验显示,ZnMBGNs-TA浸提液处理24h后创面闭合率>95%,显著优于CuMBGNs-TA组(66-83%)。这种差异源于Zn2+对成纤维细胞迁移的促进作用,而较高Cu2+浓度可能产生细胞毒性。

该研究首次系统评估了TA@MBGNs的抗氧化-促愈合协同效应。ZnMBGNs-TA展现出更优的生物相容性和迁移促进能力,其机制可能与Zn2+诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞分化有关;而CuMBGNs-TA虽抗氧化性能略优,但需谨慎控制离子释放浓度。这种"无机-有机"杂化纳米系统为慢性创面治疗提供了新策略,未来需通过动物实验验证其体内疗效。研究同时揭示了金属离子-多酚相互作用对药物控释的关键影响,为功能性纳米载体设计提供了重要参考。

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