多酚和姜黄素纳米颗粒作为透皮装置的可持续天然涂层：光动力抗菌和抗炎功能与稳定性限制的对比

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Polyphenols and Curcumin Nanoparticles as a Sustainable Natural Coating for Transdermal Devices: Photodynamic Antibacterial and Anti-Inflammatory Functions versus Stability Limitations

【字体：大中小】 时间：2026年11月01日 来源：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.6

编辑推荐：

　　•与游离姜黄素相比，CurNPs具有增强的稳定性和光动力抗菌活性•CurNPs涂层被应用于医疗用中心静脉导管（CVC），并展现出延长草莓保质期的功效，突显其在医疗保健和食品保鲜领域的多功能性。•CurNPs涂层工艺简单，所需预处理极少，适用于多种基底，在医疗和农业领域具有广泛应用

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与游离姜黄素相比，CurNPs具有增强的稳定性和光动力抗菌活性
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CurNPs涂层被应用于医疗用中心静脉导管（CVC），并展现出延长草莓保质期的功效，突显其在医疗保健和食品保鲜领域的多功能性。
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CurNPs涂层工艺简单，所需预处理极少，适用于多种基底，在医疗和农业领域具有广泛应用潜力。

引言

经皮器械是现代临床实践中不可或缺的介入平台，广泛应用于营养支持、液体引流、靶向给药和持续生理监测等领域[1], [2], [3]。然而，正是其临床效用所依赖的特性——穿透皮肤这一人体主要防御屏障——不可避免地引入了微生物入侵的通道[4]。这种突破为微生物定植和迁移创造了高风险界面，使患者易发生术后局部感染和继发性并发症[5], [6]。若未及时有效干预，这些局部感染可能进展为血流感染、深部组织受累或全身性脓毒症，显著增加治疗复杂性和死亡风险[7], [8], [9]。目前的预防和治疗策略主要依赖全身性抗生素给药、手术清创、器械更换和严格的无菌操作规范。然而，这些措施存在固有的局限性[10], [11], [12]。此外，现有方案的有效性高度依赖于医护人员的严格依从性，导致实际临床结果存在显著差异。这些挑战凸显了对跨学科创新的迫切需求，以开发下一代感染控制系统。

表面涂层已成为经皮医疗器械功能化的有力策略，为增强器械性能、生物相容性和治疗功能性提供了有效手段[13], [14], [15]。目前已探索了多种涂层材料，包括金属薄膜、水凝胶层和天然药物制剂[16], [17], [18], [19], [20]。其中，源自天然生物活性化合物的涂层尤为引人注目，因为它们不仅具有强大的抗菌活性，还赋予抗炎和抗凝效果，从而同时应对组织-器械界面的多项临床挑战[21], [22]。近年来，基于多酚的抗菌涂层的进展进一步证明了其多功能性，包括结合化学和微/纳机械杀菌效应的多酚结合微拓扑涂层[23]、发挥氧化和物理抗菌损伤作用的酚类掺入纳米框架[24]、整合杀菌与防污防御的Janus粘附水凝胶[25]，而声敏纳米制剂协同调控一氧化氮和过氧化氢为抗生物膜治疗开辟了新途径[26]。姜黄素是一种具有广谱抗菌特性的多酚化合物，作为多功能涂层剂受到广泛关注[27], [28], [29]。它能有效抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，并作为光动力疗法（PDT）的强效光敏剂。在光激活后，姜黄素产生能够诱导不可逆细菌膜损伤并破坏生物膜结构的活性氧物种，从而增强抗菌效力[30], [31], [32]。除抗菌作用外，姜黄素还通过抑制关键促炎细胞因子的产生而表现出强抗炎活性，有助于减轻植入部位的局部炎症反应[33], [34], [35]。

尽管具有这些有前景的特性，但姜黄素基涂层的临床转化仍受到固有物理化学局限性的显著制约。姜黄素在光照和高温下易快速降解，发生光化学转化为更小的酚类衍生物，从而削弱其光敏化和抗菌功效[36], [37], [38]。此外，姜黄素缺乏在器械表面形成牢固粘附膜的内在能力，损害了其作为光动力活性涂层的稳定性和长期性能[39], [40]。这些局限性凸显了对先进材料工程策略的迫切需求——例如载体辅助沉积、化学修饰或纳米结构封装——以增强姜黄素基涂层的稳定性、粘附性和功能耐久性，用于下一代经皮医疗器械。

为克服姜黄素的固有不稳定性和较差的基底粘附性，我们设计了一种多酚工程策略，合成了聚表没食子儿茶素没食子酸酯（pEGCG），即表没食子儿茶素没食子酸酯（绿茶中主要的儿茶素）的聚合物衍生物。pEGCG不仅增强了姜黄素的物理化学稳定性，还对多种基底表现出强通用粘附性，包括亲水性、疏水性和金属表面[41], [42], [43]。基于这些特性，我们通过将pEGCG和姜黄素共组装成均匀的姜黄素纳米颗粒（CurNPs），开发了一种自组装多酚基纳米平台，用作经皮器械上的多功能抗菌涂层，特别适用于中心静脉导管（CVC）。值得注意的是，先前已有报道采用类似的共组装策略制备多酚-姜黄素纳米颗粒，其中姜黄素和pEGCG被共包封在透明质酸中用于脊髓损伤修复[44]。与那项工作在配方设计和研究目标上均不同，本研究中的CurNPs由pEGCG和姜黄素直接共组装而成，不添加额外载体基质，并被用作经皮器械的光动力抗菌和抗炎涂层。所得CurNPs表现出优异的胶体稳定性，可通过简便的浸渍过程轻松固定在器械表面，无需复杂的表面预处理。体外和体内评估均表明，CurNPs在CVC表面形成牢固、紧密粘附的涂层，赋予其强大的广谱抗菌活性。值得注意的是，在蓝光照射下，CurNPs通过光动力机制实现快速高效的杀菌效果，同时抑制植入部位的炎症反应。该策略为开发下一代保护性涂层提供了一条有前景的途径，以预防经皮医疗器械上的细菌定植并减少感染相关并发症。

章节片段

材料

姜黄素（Cur）、EGCG、二甲基亚砜（DMSO）、乙醛、无水乙醇、过氧化氢（H₂O₂，约30%）和乙酸购自麦克林公司。结晶紫、2‘,7’-二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）和2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）由Sigma-Aldrich提供。杜尔贝科改良伊格尔培养基（DMEM）、胎牛血清（FBS）、杜尔贝科磷酸盐缓冲液（PBS）和LIVE/DEAD? BacLight?细菌活力试剂盒购自Thermo Fisher公司。

CurNPs的制备与表征

本研究中使用的pEGCG是通过EGCG与乙醛在酸性条件下缩聚合成的。pEGCG的成功合成通过¹H NMR光谱学得到确认，该光谱揭示了在1.1-1.9 ppm范围内归因于甲基和甲胺质子的新宽峰[45]，以及聚合物主链中甲基和甲烷碳在20.0和24.2 ppm处的新峰（图S1）。高分辨率质谱进一步验证了二聚体结构

结论

在本研究中，我们开发并评估了一种自组装纳米药物CurNPs，通过pEGCG和姜黄素的自组装合成，作为医疗和食品应用的新型抗菌涂层。pEGCG的掺入显著增强了姜黄素的光稳定性，并促进了CurNPs在各种基底上的均匀附着。CurNPs涂层的抗菌功效在CVC上进行了测试，显示出显著的体外和体内抗菌效果

利益冲突

作者声明，他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。

数据可用性

本文所描述的研究未使用任何数据。

CRediT作者贡献声明

Xin Ji：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，监督，经费获取，正式分析，数据管理，概念化。Wei Xue：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，监督，经费获取，概念化。Zonghua Liu：监督，概念化。Yang Liao：写作 – 初稿，监督，方法论，概念化。Yujie Ji：写作 – 初稿，方法论，数据管理。Can Li：方法论，正式分析。Jiarong

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