《OpenNano》：Investigation of safety and efficacy of ZnO nanoparticle-loaded alginate-hyaluronic acid hydrogel for wound dressings:
In vitro and
in vivo studies
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本研究针对纳米材料生物安全性问题，开发了三种粒径(10-30/35-45/80-200 nm)和浓度(5/10/20 mg/mL)的氧化锌纳米颗粒-海藻酸/透明质酸(ZnO-NPs-Alg/HA)水凝胶。通过MBEC?检测证明其对浮游态金黄色葡萄球菌/铜绿假单胞菌具有显著抗菌效果，但MTT/细胞划痕实验显示高浓度ZnO-NPs会抑制成纤维细胞活性。动物实验证实纯Alg/HA水凝胶能15天实现95.68%伤口愈合，而载ZnO-NPs组仅63.88%，为纳米材料在伤口敷料中的安全应用提供重要依据。
在创面护理领域，细菌感染是阻碍伤口愈合的主要挑战之一。常见的病原体如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）易在伤口部位形成生物膜，导致传统抗生素治疗效果不佳。纳米技术的兴起为解决这一问题带来新希望，其中氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）因其广谱抗菌活性备受关注。然而，纳米材料在发挥抗菌作用的同时，可能对正常细胞产生毒性，这一矛盾成为制约其临床应用的瓶颈。
为平衡抗菌效能与生物安全性，研究人员开发了载不同粒径和浓度ZnO-NPs的海藻酸-透明质酸（Alg/HA）复合水凝胶。通过系统评估其理化特性、抗菌活性和生物相容性，探索其作为伤口敷料的适用性。该研究发表于《OpenNano》期刊，为智能伤口敷料的设计提供了重要参考。
研究团队采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线荧光光谱（XRF）表征水凝胶结构，通过最小生物膜清除浓度（MBEC?）测定法评估抗菌效果，利用MTT法和细胞划痕实验分析细胞活性和迁移能力，并建立大鼠全层皮肤缺损模型进行体内验证。
水凝胶表征结果显示，ZnO-NPs成功负载于Alg/HA水凝胶网络，且分布均匀。随着ZnO-NPs浓度增加，钙离子交联度降低，可能影响水凝胶稳定性。扩散实验表明，20 mg/mL的ZnO-NPs在24小时释放率达24.7%，较高浓度可能导致突释效应。
体外抗菌活性方面，10-30 nm粒径、20 mg/mL浓度的ZnO-NPs对浮游态金黄色葡萄球菌的杀菌效果最佳（log10减少7.825）。然而，对生物膜态细菌的清除效果显著降低，表明生物膜基质可能阻碍纳米颗粒渗透。值得注意的是，纯Alg/HA水凝胶本身也表现出良好抗菌性，提示聚合物基质本身具有抑菌作用。
细胞毒性评估揭示重要发现：纯Alg/HA水凝胶组细胞活性达100%，甚至高于未处理对照组，而20 mg/mL ZnO-NPs负载水凝胶使细胞活性下降85%。细胞划痕实验进一步证实，纯水凝胶组24小时伤口闭合率达68%，显著高于对照组（55.77%）和ZnO-NPs组，表明ZnO-NPs在有效抗菌浓度下对细胞迁移具有抑制作用。
动物实验结果与体外研究一致。第15天时，纯Alg/HA水凝胶组伤口闭合率达95.68%，而ZnO-NPs负载水凝胶组仅为63.88%。组织学分析显示，纯水凝胶组在第15天实现完全上皮化，表皮厚度0.1-0.2毫米，结缔组织成熟；而ZnO-NPs组则表现为不完全的细胞外基质（ECM）重组和延迟的成纤维细胞成熟。
该研究的核心结论强调：虽然ZnO-NPs（特别是10-30 nm粒径、20 mg/mL浓度）展示出优越的抗菌性能，但其对成纤维细胞的毒性作用限制了其在伤口愈合中的应用。纯Alg/HA水凝胶在促进上皮再生、调节炎症反应和细胞迁移方面表现优异，是更为安全有效的伤口敷料选择。
这一发现对纳米材料在生物医学领域的应用具有重要警示意义：在追求抗菌效果的同时，必须充分考虑其对正常组织修复过程的潜在影响。未来研究应聚焦于表面功能化修饰策略，以提高ZnO-NPs的选择性毒性，使其在杀灭病原体的同时最小化对宿主细胞的损伤。此外，探索锌离子控释系统，维持有效但安全的局部浓度，可能是解决这一矛盾的有效途径。
研究还提示，对于不同感染状态的伤口可能需要采取差异化治疗方案：对于急性感染期伤口，可短期使用高浓度ZnO-NPs敷料控制感染；而进入增生期和重塑期后，则应换用生物相容性更优的纯聚合物敷料促进组织再生。这种阶段化治疗策略可能最大程度发挥纳米材料的优势同时规避其风险。
总之，该研究为智能伤口敷料的开发提供了重要理论与实践依据，推动纳米生物材料向更安全、更高效的方向发展。
