本研究由伊朗Sharif University of Technology等机构的Mahdi Barjasteh、Seyed Mohsen Dehnavi等学者合作完成，于2022年10月发表于《International Journal of Pharmaceutics》（Volume 629, 122339）。研究聚焦创伤修复领域，针对慢性伤口易受微生物感染、传统敷料抗菌性能和生物活性不足等临床问题，开发了一种新型纳米复合伤口敷料。
学术背景
皮肤损伤分为急性和慢性两类，全球每年因细菌感染导致的死亡病例超过1700万。理想的伤口敷料需兼具抗菌性、分泌物吸收能力、组织再生支持等特性。细菌纤维素（bacterial cellulose, BC）具有三维纳米纤维网络结构，能模拟天然胶原蛋白，但抗菌性能较弱；壳聚糖（chitosan, CS）虽具有天然抗菌性，但其机械性能不足。金属有机框架材料（MOFs）中的ZIF-8因其高孔隙率和可调控表面特性，可作为纳米银（Ag NPs）的载体以解决银颗粒易聚集失活的问题。本研究旨在通过绿色合成法开发Ag@ZIF-8纳米结构，并与CS/BC纳米纤维复合，构建具有协同抗菌和生物活性的仿生敷料。
研究流程与方法
1. 材料合成与表征
- ZIF-8纳米颗粒合成：在室温条件下，将2-甲基咪唑（2-meim）与六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O）溶于甲醇中反应24小时，离心洗涤后获得直径约80 nm的ZIF-8颗粒，产率70%。
- Ag@ZIF-8纳米结构制备：通过冰浴条件下的离子交换法，将AgNO₃与ZIF-8在甲醇中反应，形成以ZIF-8为核、表面覆盖5-20 nm银颗粒的复合结构（Ag负载量11.85%）。ICP-OES分析证实Zn与Ag的摩尔比为1:1。
- CS/BC-Ag@ZIF-8纳米复合敷料制备：将CS与BC纳米纤维（直径~30 nm）按1:1比例混合，加入不同比例（25%、50%、100%）的Ag@ZIF-8纳米颗粒，冷冻干燥后形成多孔支架。
表征技术：
- XRD与FTIR：证实ZIF-8的晶体结构，Ag@ZIF-8中银以纳米颗粒形式存在而非氧化物。
- BET分析：ZIF-8比表面积达1582 m²/g，负载Ag后降至640 m²/g，表明银颗粒部分堵塞孔隙。
- 电子显微镜（FESEM/TEM）：显示纳米颗粒均匀分布在纤维网络中，银颗粒覆盖ZIF-8表面。
2. 生物学评价
- 细胞相容性（MTT实验）：
- 纯CS/BC组的细胞存活率为91.46%，添加ZIF-8后升至115%，而高浓度Ag@ZIF-8（100%）组降至57%。25% Ag@ZIF-8组最优，存活率达109%。
- 机理：ZIF-8提高表面粗糙度，促进细胞锚定；过量Ag引发毒性反应。
- 抗菌实验（琼脂扩散法）：
- 对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抑菌效果分别为52%-300%和70%-74%。银离子通过破坏细胞膜、干扰DNA复制和产生活性氧（ROS）发挥作用。
- 动物模型（BALB/c小鼠）：
- CS/BC-25%Ag@ZIF-8组治疗14天后伤口闭合率达91%，显著高于对照组（70.37%）。组织学显示完全上皮化及毛囊再生。
主要结果与逻辑关联
- 材料结构验证：XRD与TEM证实Ag@ZIF-8的成功合成，其多孔结构为实现可控药物释放奠定基础。
- 生物相容性与抗菌协同：ZIF-8提升细胞活性，Ag提供抗菌性，25%配比平衡两者效应。动物实验验证其促进胶原沉积和血管生成的能力。
- 仿生设计：纳米纤维模拟细胞外基质（ECM），Ag@ZIF-8通过电荷相互作用增强成纤维细胞附着。
结论与价值
本研究开发了一种绿色合成的Ag@ZIF-8/CS/BC纳米复合敷料，其科学价值在于：
1. 创新方法：室温绿色合成Ag@ZIF-8，避免高温高压工艺。
2. 多功能性：结合了ZIF-8的生物活性、银的抗菌性及纳米纤维的ECM仿生特性。
3. 临床潜力：91%的伤口闭合率表明其治疗慢性感染的潜力，且可通过负载其他药物扩展应用。
亮点
- 材料设计：首次将ZIF-8修饰的银纳米颗粒与CS/BC纳米纤维复合，解决了银颗粒稳定性和抗菌持续性难题。
- 生物机制：阐明了Ag@ZIF-8通过电荷相互作用促进细胞附着的机理（OCA理论）。
- 转化意义：为再生医学提供了兼具抗菌和组织再生功能的仿生平台。
其他价值
研究提出的“金属-有机框架增强纳米纤维”策略可延伸至其他医用材料领域，如肿瘤局部给药或可穿戴传感器开发。