综述：氧化锌纳米颗粒的绿色合成：用于伤口护理的可持续方法

《Nanotechnology, Science and Applications》：Green Synthesis of ZnO Nanoparticles: A Sustainable Approach for Wound Care

本文系统综述了氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）的绿色合成方法及其在伤口愈合中的最新应用。综述强调，利用植物、真菌和藻类等生物源进行绿色合成，相比传统方法具有环保、安全和可持续的优势。文中详细阐述了ZnO NPs通过抗菌、抗炎和抗氧化等多重机制促进伤口愈合，例如释放Zn2+离子和产生活性氧（ROS）来对抗感染、调节炎症反应以及促进血管生成和组织重塑。文章还总结了将ZnO NPs整合到水凝胶等生物相容性基质中以增强其疗效的策略，并指出了标准化生产和未来临床转化面临的挑战。整体而言，该综述为开发新一代智能伤口敷料提供了重要的研究基础和前景展望。

　　

皮肤作为人体最大的器官，是抵御外部环境的重要屏障。然而，在糖尿病、肥胖和代谢综合征等状况下，复杂的伤口愈合过程会受到损害，导致愈合延迟和慢性伤口的形成。这些慢性伤口因感染风险高且对传统疗法反应不佳，构成了全球性的健康挑战。在这一背景下，氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）因其独特的抗菌、抗炎和抗氧化活性，成为生物医学研究，尤其是伤口护理领域的一个热点。

绿色合成与ZnO NPs的类型

传统的纳米颗粒合成方法常涉及有毒试剂和高能耗，而绿色合成利用植物、真菌或藻类等生物源提取物，为金属盐的还原和稳定提供了更安全、可持续的替代方案。该方法遵循绿色化学原则，旨在减少浪费、毒性和能源消耗。

典型过程包括将锌离子溶液与生物提取物混合，然后在受控条件下孵育并进行热处理。植物提取物中的次级代谢产物，如类黄酮和多糖，不仅参与反应，其官能团与锌离子的相互作用还赋予纳米颗粒特殊的表面性质和额外的生物活性。

使用不同生物提取物（如香茅、葛根、绿藻、蓝细菌、柑橘皮、桃金娘植物提取物以及内生真菌和褐藻）可合成出具有球形、六角形、星形等多种形态和尺寸（从约15纳米到数百纳米不等）的ZnO NPs。这些绿色合成的纳米颗粒展现出强大的抗菌、抗真菌、抗氧化甚至抗癌活性。其抗菌机制是多因素的，包括释放Zn²⁺离子干扰微生物代谢、产生活性氧（ROS）如羟基自由基（OH˙）和过氧化氢（H₂O₂）诱导氧化应激，以及带正电的ZnO NPs表面与带负电的细菌膜之间的静电相互作用。

绿色合成ZnO NPs在伤口愈合应用中的前景进展

过去五年的研究显示，绿色合成的ZnO NPs在促进伤口愈合方面展现出显著潜力。其核心机制包括强效的抗菌活性和对炎症反应的调节。例如，使用阿拉伯胶树提取物合成的ZnO NPs对耐碳青霉烯酶的肺炎克雷伯菌（KPC）显示出强大的抑制作用。在体内实验中，感染大鼠局部使用该纳米颗粒后，伤口在14天内实现了98%的愈合，炎症明显减轻。另一项研究使用辣木根提取物合成ZnO NPs并负载环丙沙星，形成的纳米复合材料（CIP-PEG-ZnO-NPs）对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等细菌具有优异的抗菌和抗生物膜活性，在小鼠模型中使伤口愈合率提高了20%。

除了直接抗菌，调节炎症是另一关键作用。使用黑曲霉提取物合成的ZnO NPs能够下调金黄色葡萄球菌中与生物膜形成相关的基因（如fnbA, fnbB），并在小鼠体内降低肝脏和脾脏中促炎细胞因子IL-6和IL-1β的水平，从而提高生存率。同样，用卡氏大戟提取物合成的ZnO NPs在细胞实验中降低了促炎因子IL-6和TNF-α，同时增加了抗炎因子TGF-β的分泌，并促进了细胞迁移和伤口闭合。

研究趋势正从简单的ZnO NPs转向功能更复杂的纳米复合材料。例如，将ZnO与银（Ag）纳米颗粒结合形成的ZnO/Ag/Ag₂O纳米复合材料，相比单一组分，表现出协同增强的抗菌、抗氧化甚至抗癌活性。在伤口模型中，该复合材料治疗10天后实现了96%的伤口愈合。将绿色合成的ZnO NPs整合到壳聚糖等生物相容性水凝胶中，可以构建出能吸收渗出液、持续释放活性成分的智能伤口敷料，进一步提升了治疗效果和实用性。

针对特定临床挑战的研究也在深入。例如，使用黑巧克力提取物合成的ZnO NPs被证明能剂量依赖性地抑制醛糖还原酶（AR）和减少晚期糖基化终末产物（AGEs），这为治疗糖尿病相关的慢性伤口并发症提供了新思路。另一项研究将药用蜀葵花提取物合成的ZnO NPs（约76纳米）嵌入壳聚糖凝胶中，该制剂在大鼠糖尿病伤口模型中14天内实现了98.1%的愈合，并显著下调了TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎因子。

对传统ZnO NPs伤口愈合功效的见解

传统化学合成的ZnO NPs研究也为理解其作用机制提供了基础。研究表明，ZnO NPs在亚细胞毒性浓度（≤50 μg/mL）下可以诱导人脐静脉内皮细胞（HUVECs）分泌血管内皮生长因子（VEGF），促进血管生成。它们还能通过释放的Zn²⁺离子激活MAPK/ERK信号通路，促进人成纤维细胞增殖。在动物模型中，掺有ZnO的纳米纤维能将愈合时间缩短30%。此外，ZnO NPs可通过抑制NF-κB通路，将巨噬细胞极化为抗炎的M2表型，从而有助于缓解慢性炎症。

尽管前景广阔，但生物相容性的窗口需要谨慎关注。不同研究报道的安全浓度差异很大，有研究显示2.5 μg/mL即出现毒性，而另一些则报告半数抑制浓度（IC₅₀）为25.96 μg/mL。这表明合成方法、表面修饰和生物模型都会影响纳米颗粒的生物相容性，因此需要更标准化的测试方案。采用透明质酸涂层或掺杂镁等策略，可以在不损害生物活性的前提下提高安全性。

结论与未来展望

绿色合成的ZnO NPs作为一种可持续、生物相容性更好的替代方案，在伤口愈合领域显示出巨大潜力。其作用不止于抗菌，还扩展到调节炎症、促进血管生成和组织重塑等多个方面。未来的研究需要致力于建立稳健、可重复的绿色合成协议，以实现大规模生产和标准化，这是临床转化的前提。同时，将ZnO NPs与生长因子、水凝胶或可降解支架等先进递送平台结合，开发具有主动治疗功能的“智能”伤口敷料，是应对慢性伤口这一严峻医疗需求的重要方向。实现这一潜力需要材料科学、生物学和临床医学等多学科的深度融合与合作。