南京工业大学药学院的邱丽蓉（Lirong Qiu）、欧阳光（Chengcheng Ouyang）、张伟（Wei Zhang）等研究人员在2023年5月发表于《Journal of Nanobiotechnology》的一项原创性研究中，开发了一种基于锌金属有机框架（Zn-MOF）的水凝胶（gel@ZIF-8），用于治疗特应性皮炎（Atopic Dermatitis, AD）。该研究通过调控活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）介导的炎症微环境，结合抗菌功能，为AD治疗提供了新策略。
学术背景
AD是一种与免疫功能障碍相关的慢性复发性炎症性疾病，其特征是皮肤屏障破坏、Th2型免疫反应过度激活以及IgE水平升高。高水平的ROS会导致氧化应激，加剧AD病情，而细菌感染产生的ROS进一步恶化炎症微环境。当前临床使用的糖皮质激素、抗组胺药等长期应用可能引发高血糖、伤口愈合不良等副作用。因此，研究团队提出通过清除ROS和抑制细菌感染的双重机制来治疗AD。
研究流程
1. ROS响应性水凝胶的制备与表征
- 材料合成：通过季铵化反应合成ROS响应性交联剂TSPBA（N1-(4-硼苄基)-N3-(4-硼苯基)-N1,N1,N3,N3-四甲基丙烷-1,3-二铵），并与聚乙烯醇（PVA）交联形成水凝胶（gel）。
- 性能测试：
- 形貌分析：扫描电镜（SEM）显示水凝胶具有多孔网状结构（孔径20–60 μm）。
- 流变学特性：频率扫描和应变扫描证实水凝胶的弹性模量（G’）高于粘性模量（G”），表明其稳定的三维网络结构。
- 溶胀性能：凝胶在10分钟内溶胀率可达750%，高亲水性有助于维持皮肤湿润环境。
- ROS清除能力：在H₂O₂环境中，凝胶通过B-C键断裂降解，并能清除羟基自由基（•OH），甲基蓝（MB）实验显示其•OH清除效率显著（240分钟后降解率仅25%，对照组为65%）。
2. ZIF-8纳米颗粒的合成与负载
- ZIF-8制备：以2-甲基咪唑和硝酸锌为原料，通过室温共沉淀法合成平均粒径98.72 nm的ZIF-8纳米颗粒（PDI=0.096），SEM显示其典型六边形结构。
- 水凝胶负载：将ZIF-8（0–5000 μg/mL）掺入PVA-TSPBA水凝胶中，SEM显示Zn²⁺释放后水凝胶孔结构更致密。锌离子缓释实验表明，凝胶中Zn²⁺可稳定释放一周。
3. 体外生物学评价
- 细胞相容性：MTT法和活/死细胞染色显示，ZIF-8浓度≤500 μg/mL时对L929细胞无显著毒性（存活率>90%）。
- 氧化保护实验：在1000 μM H₂O₂条件下，gel@ZIF-8组细胞存活率显著高于对照组（p<0.001），证实其抗氧化损伤能力。
- 抗菌性能：对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和大肠杆菌（E. coli），500 μg/mL ZIF-8负载的水凝胶抗菌率均超过80%。
4. 体内AD模型治疗
- 模型构建：使用二硝基氯苯（DNCB）诱导BALB/c小鼠AD模型，分为未治疗组、地塞米松组、空白凝胶组和gel@ZIF-8组（n=6）。
- 治疗效果：
- 表皮厚度：gel@ZIF-8组表皮厚度较未治疗组减少50%（p<0.001）。
- 肥大细胞浸润：甲苯胺蓝染色显示gel@ZIF-8组肥大细胞数量最低。
- 血清IgE水平：gel@ZIF-8显著降低IgE（p<0.01），优于地塞米松组。
主要结果与逻辑关系
- ROS清除与抗菌协同：凝胶通过TSPBA清除ROS，ZIF-8释放Zn²⁺破坏细菌膜完整性，二者协同改善炎症微环境。
- 体内验证：动物实验证实gel@ZIF-8通过减少表皮增厚、抑制肥大细胞活化和降低IgE，显著缓解AD症状。
结论与价值
该研究首次将Zn-MOF与水凝胶结合，通过调控氧化应激和细菌感染双途径治疗AD，具有以下价值：
- 科学价值：揭示了ROS-炎症-细菌感染的交互机制，为AD治疗提供新靶点。
- 应用价值：gel@ZIF-8兼具生物相容性和长效抗菌性，可替代传统激素疗法。
研究亮点
- 创新材料设计：ROS响应性凝胶与ZIF-8的复合策略兼具智能降解和缓释功能。
- 多机制协同：同时靶向氧化应激和细菌感染，突破单一疗法局限。
- 临床转化潜力：动物模型显示显著疗效，且制备工艺简单，适合规模化生产。
其他价值
补充实验数据（如XRD验证ZIF-8结晶度、锌离子标准曲线）增强了结果的可信度。研究获江苏省科技计划项目（BE2019738）和国家自然科学基金（32100910）支持。