用金属离子交换纳米级的Faujasite（FAU）沸石以用于止血和抗菌应用：一项血栓弹性图和微生物学研究

《Chemistry – An Asian Journal》：Nanometric Faujasite (FAU) Zeolite Ion-Exchanged With Metal Ions for Hemostatic and Antimicrobial Applications: A Thromboelastographic and Microbiological Study

　　**摘要**

将抗菌功能与沸石固有的促凝特性相结合，为下一代伤口护理材料提供了一种有前景的策略，这些材料需要同时实现快速止血和预防感染。在本研究中，我们探讨了纳米晶Faujasite（NanoFAU）及其离子交换衍生物，以阐明骨架外阳离子的身份如何调控止血和抗菌性能之间的平衡。通过XRD、SEM/HRTEM/EDS、AFM、BET比表面积分析、29Si MAS NMR和FT-IR光谱等手段，对用Ag+、Ba2+、Ca2+和Mg2+交换的NanoFAU样品进行了全面表征，确认了FAU骨架的完整性以及阳离子交换的成功。所有离子交换材料的等电点均低于生理血液pH值，表明其表面带有负电荷，具有促凝作用。血栓弹性测定显示，Ca2+交换的NanoFAU（NanoFAU-Ca）具有最显著的止血效果（R = 1.1分钟；K = 1.2分钟；MA = 60.3毫米），而Ag+交换的NanoFAU（NanoFAU-Ag）对金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）和白色念珠菌（ATCC 90028）表现出强烈的抗菌活性，分别具有杀菌和抑菌效果。重要的是，NanoFAU-Ag在HaCaT角质形成细胞中的细胞活力保持在ISO 10993-5细胞毒性阈值以上。这些发现表明，离子交换能够合理调节NanoFAU的性能，使其同时具备止血和抗菌功能，并保持细胞相容性，为NanoFAU作为多功能伤口管理无机平台的应用奠定了基础，并为未来的体内评估提供了支持。

**1 引言**

沸石是一种由周期性三维笼状和通道结构组成的结晶铝硅酸盐，其尺寸达到分子级别。由于其明确的孔隙结构、高比表面积和可调的骨架化学性质，沸石被广泛用于工业领域，作为催化剂、吸附剂和离子交换剂。同时，沸石薄膜和纳米结构形式在先进技术中也引起了极大兴趣，包括选择性膜、化学传感器和微电子设备[1-4]。从结构上看，沸石由通过氧桥连接的[SiO4]和[AlO4]四面体构成，形成了具有大内部空隙和相互连接的通道的纳米多孔网络。这种独特的拓扑结构赋予了它们高吸附能力和离子交换的灵活性[5, 6]。近年来，由于沸石本身具有生物相容性、在生理条件下的结构稳定性以及能够以可控方式释放功能性物质的能力[6-8]，它们在生物医学领域也受到了越来越多的关注。在这些应用中，脱水沸石粉末被广泛用作局部止血剂，用于严重出血的快速处理。一个著名的例子是QuikClot，这是一种基于沸石的材料，在2003年的伊拉克战争中被用于紧急止血[9]。作为分子筛，沸石能够迅速从伤口部位吸附水分，从而浓缩凝血因子、血小板和红细胞，加速凝血级联反应的启动。这一效果还可以通过释放生物相关的阳离子（如Ca2+）来进一步调节，Ca2+在凝血过程的多个步骤中起着核心作用[7, 10-12]。除了基于水分吸附的机制外，越来越多的证据表明沸石可能在分子水平上积极参与凝血过程。由于沸石表面带有负电荷——这种电荷来源于骨架中Al的取代和pKa值较低的硅醇基团的去质子化[13]——在生理pH值（约7.4）下，沸石可以像“无机血小板”一样发挥作用。这些负电荷界面促进了凝血酶复合物的组装，类似于活化血小板的磷脂表面，增强了凝血酶原向凝血酶的转化并加速了纤维蛋白的形成[14, 15]。沸石的一个关键优势在于其物理化学性质可以通过骨架组成和合成后的修饰来进行调节。在四面体骨架中用Al3+替换Si4+会产生永久性的负电荷，这种电荷由骨架外的阳离子来补偿。尽管这些阳离子是晶体结构的一部分，但可以通过离子交换过程轻松地被其他离子替代[6]。虽然从合成角度来看，离子交换通常很简单，但它可以显著改变表面化学性质、水合行为和生物反应，而且这种改变往往是复杂和非线性的。例如，将沸石LTA-5A与Ag+交换不仅赋予了显著的抗菌活性，还显著降低了水合焓——从大约680 J g?1降低到420 J g?1——从而减轻了水分吸附过程中的过度热量释放，这对于局部止血应用来说是一个重要的安全考虑因素[16]。尽管本研究没有进行直接的温度升高测量，但之前的量热分析和纳米级沸石的水合动力学变化表明，纳米级系统可能由于增强的热耗散和改变的水分吸附行为而进一步减弱局部热效应[16]。在生物材料研究中，离子交换已被广泛用于通过引入金属离子（如Ag+和Cu2+）来赋予无机基质抗菌功能，这些金属离子可以在暴露于生理液体时可控地释放[17-21]。基于沸石的抗菌材料已显示出对多种临床相关微生物的有效性，包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌[17, 22-25]。人们对基于金属的抗菌剂重新产生兴趣的原因是全球抗生素耐药性危机的加剧，因为金属离子通常通过多种非特异性机制发挥抗菌作用——例如破坏膜、使蛋白质失活和诱导氧化应激——因此与针对特定生化途径的传统抗生素相比，降低了耐药性发展的可能性[26, 27]。然而，在单一无机平台上同时整合止血和抗菌功能面临着重大的物理化学和生物学挑战。赋予抗菌活性的金属离子（特别是Ag+）可能会通过与血浆蛋白的相互作用、干扰纤维蛋白聚合或扰乱血小板-纤维蛋白相互作用来干扰凝血过程。此外，抗菌离子的释放必须足以抑制微生物生长，同时保持在哺乳动物细胞的细胞毒性阈值以下。因此，离子交换过程中引入的表面电荷变化、水合行为和离子迁移性可能会增强一种生物功能，同时无意中抑制另一种功能。要实现平衡的多功能性能，需要仔细控制离子身份和骨架化学性质，而不仅仅是简单地加入抗菌物质。在这项工作中，我们研究了纳米晶Faujasite（FAU）沸石在用Ag+、Ba2+、Ca2+和Mg2+交换前后的同时具备的止血和抗菌性能。这些阳离子的选择基于它们在凝血途径或抗菌活性中的已知作用[15, 28-30]。止血性能通过血栓弹性测定（TEG）进行定量评估，而抗菌效果则通过针对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌（两种与伤口感染密切相关的临床病原体）的最小抑制浓度（MIC）测定进行评估。本文的结果提供了一个结构-功能框架，有助于理解离子交换如何调节FAU纳米沸石的双重生物活性，并为未来在生理条件下评估其性能的体内研究奠定了基础。

**2 实验部分**

**2.1 纳米晶沸石的合成和物理化学表征**

**2.1.1 纳米晶Faujasite（NanoFAU）的合成**

NanoFAU沸石的合成遵循Zhan等人[31]报告的程序，并进行了少量修改。在典型的合成过程中，首先在连续搅拌下将氢氧化钠溶解在去离子水中。然后逐渐向碱性溶液中加入氢氧化铝，混合物在室温下搅拌15分钟，直到获得澄清均匀的溶液。随后加入气相二氧化硅作为硅源，形成粘稠悬浮液，在60°C下保持恒定搅拌48小时，以促进FAU骨架的成核和结晶。结晶后，通过13,400 rpm的离心机回收固体产物，用去离子水彻底洗涤至中性pH值，然后在40°C的对流烤箱中干燥16小时。合成凝胶的总体摩尔组成为5.5 Na2O:1 Al2O3:4 SiO2:190 H2O。

**2.1.2 与金属离子的离子交换**

使用硝酸铜、氯化镁和硝酸银（0.5 M）的水溶液对合成的NanoFAU进行离子交换。该程序改编自Vasconcellos等人[32]的方法。在典型的实验中，将1.0克NanoFAU分散在30毫升相应的金属盐溶液中，在Teflon衬里的容器中，并在90°C下保持12小时，同时进行温和的磁力搅拌以促进阳离子交换。交换过程完成后，通过13,400 rpm的离心机回收固体产物，用去离子水反复洗涤（三次循环）以去除未结合的离子，然后在40°C的对流烤箱中干燥16小时。所得材料此后被称为金属交换的NanoFAU。

**2.1.3 X射线衍射（XRD）**

在Rigaku MiniFlex II衍射仪（Rigaku Corporation，东京，日本）上记录了合成材料的粉末XRD图谱，该仪器采用Bragg–Brentano反射几何结构，并使用平板样品架。仪器配备了Cu Kα辐射源（λ = 1.5418 ?），操作电压为40 kV，电流为15 mA。使用石墨单色器确保辐射的单色性。衍射数据在3°–50°的2θ范围内收集，步长为0.02°（2θ），每个步骤的计数时间为10秒。

**2.1.4 扫描/透射电子显微镜（SEM和TEM）和能量分散X射线光谱（EDS）**

使用Philips XL30 FEG显微镜在5至25 kV的加速电压下检查沸石样品的形态和粒径分布。成像前，样品表面涂覆了一层薄金层以减少表面电荷。SEM分析在巴西圣卡洛斯联邦大学（LCE/DEMa/UFSCar）的结构表征实验室进行。元素组成和离子交换效率通过连接到SEM系统的EVEX EDS探测器进行评估。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像是在巴西圣卡洛斯联邦大学（LCE/DEMa/UFSCar）的结构表征实验室使用FEI Tecnai G2 F20显微镜在200 kV下获得的。表1中报告的氧化物组成是根据EDS获得的原子百分比计算得出的。考虑到补偿电荷的骨架外阳离子的浓度与骨架[AlO4]?单元的数量成化学计量关系，因此将组成相对于Al2O3进行了归一化。这种归一化使得可以通过比较交换样品与原始NanoFAU的Na+含量来定量估计离子交换程度。因此，交换程度表示为相对于原始材料去除的Na+的百分比。

**2.1.5 原子力显微镜（AFM）**

AFM分析使用NX-10扫描探针显微镜（Park Systems）在环境条件下进行，采用敲击模式。测量使用PPP-CNDH硅悬臂（Park Systems），其标称共振频率约为320 kHz，弹簧常数为42 N m?1。样品制备时，将沸石粉末分散在蒸馏水中，滴涂在新鲜切割的云母基底上，并在高真空下干燥后进行分析。AFM图像使用Gwyddion软件（32位版本）进行处理和定量分析。所有AFM测量均在巴西坎皮纳斯的国家纳米技术实验室（LNNano）进行，该实验室隶属于巴西能源与材料研究中心（CNPEM）。

**2.1.6 通过Zeta电位分析确定等电点（IEP）**

使用Malvern Zetasizer Nano ZS仪器通过zeta电位测量确定了合成纳米沸石的IEP。该分析方法改编自Ostomel等人[33]。进行这项分析是为了评估沸石材料的表面电荷行为，并根据IEP对应的pH值推断其促凝或抗凝倾向。由于全血的胶体复杂性和组成不均匀性，直接的原位zeta电位测量是不可行的。因此，通过在水介质中的电泳迁移率测量间接评估表面电荷特性，这是一种公认的、广泛接受的探测固体-液体界面静电特性的方法[33]。对于沸石系统而言，ζ电位分析已被证明对框架组成、框架外阳离子类型以及pH值非常敏感，从而能够对不同离子交换材料的表面电荷行为进行有意义的比较[34]。为了模拟生理离子条件，实验在CaCl2作为支持电解质的存在下进行，该电解质的钙离子浓度代表了血清中的浓度[35]。二价阳离子的存在尤为重要，因为Ca2+在凝血级联反应和表面介导的蛋白质吸附过程中起着核心作用：先前的研究已经表明，含有钙的沸石表现出不同的表面电荷特性和蛋白质相互作用模式，这些特性可以调节接触激活和凝血酶的生成[15, 36-38]。在每次分析中，大约2毫克的沸石样品被分散在60毫升0.03摩尔/升的CaCl2水溶液中，并通过超声波处理10分钟以确保均匀分散。ζ电位值作为pH值的函数在2-12的范围内记录下来。pH值的调整是通过使用标准化的0.25摩尔/升HCl和NaOH溶液进行滴定来完成的。等电点（IEP）被确定为ζ电位变为零时的pH值。

2.1.7 通过氮吸附-脱附进行的结构表征
氮吸附-脱附测量用于评估合成沸石的结构特性，包括比表面积、总孔体积、微孔体积和孔径分布。吸附等温线在77 K（液氮温度）下使用Quantachrome Nova 2000e比表面积分析仪记录。在分析之前，样品在150°C下真空脱气4小时，以去除物理吸附的水分和残留的表面物质。选择脱气条件是为了确保弱结合物质的完全脱附，同时保持FAU框架的结构完整性。比表面积是使用Brunauer–Emmett–Teller（BET）方法在相对压力（P/P0）范围内计算的，该范围符合BET方法的适用标准。总孔体积是根据在P/P0 ≈ 0.99时吸附的氮量确定的。微孔体积使用Saito–Foley（SF）方法估算，而中孔体积和孔径分布则是通过对等温线的吸附分支应用Barrett–Joyner–Halenda（BJH）模型来评估的。结构参数的计算遵循IUPAC关于气体物理吸附分析的建议[39, 40]。所有测量都在巴西圣卡洛斯联邦大学（UFSCar）的陶瓷涂层中心（CRC）进行。

2.1.8 29Si魔角旋转（MAS）核磁共振（29Si MAS NMR）
固态核磁共振（NMR）光谱用于研究合成沸石材料中的局部硅环境。29Si MAS NMR实验是在Bruker Avance III 400光谱仪上进行的，该光谱仪的工作磁场强度为9.4 T，对应的29Si核的拉莫尔频率为79.5 MHz。光谱仪配备了适合宽带异核实验的4毫米双共振MAS探头。样品被装入装有Kel-F盖的4毫米氧化锆转子中，并在环境条件下以10 kHz的MAS频率旋转。MAS频率和角度是通过使用KBr标准的79Br共振来校准的，磁场均匀性是通过最小化旋转侧带的线宽来优化的。当需要时，探头配置允许在高达15 kHz的频率下稳定旋转。时域信号使用SpinWorks软件转换为频域谱。

3 凝血评估
3.1 血栓弹性图（TEG）
沸石材料的凝血性能通过TEG使用Haemoscope TEG 5000血栓弹性图仪进行评估。TEG提供了对全血在 clot形成、传播和稳定过程中粘弹性变化的动态和定量评估。该方法能够提取凝血级联反应的关键动力学和机械参数，包括反应时间（R），即纤维蛋白形成的开始时间； clot形成时间（K）；α角，反映纤维蛋白聚合和 clot强化的速率；以及最大幅度（MA），这主要代表由血小板-纤维蛋白相互作用决定的最终 clot强度。为了防止过早凝结，每个测试中加入20 μL的0.2 M CaCl2水溶液（用于再钙化）。另外，340 μL的柠檬酸化全血与每种沸石材料混合，每种材料加入0.5毫克。然后将混合物直接引入含有0.2 M CaCl2溶液的TEG样品杯中。测量在标准的全血TEG分析条件下进行。每个测试重复三次，并在三个独立的实验运行中重复进行，以确保可重复性和统计稳健性。血栓弹性图仪连续记录整个 clot形成过程中的粘弹性变化，生成特征性的TEG轨迹，用于不同沸石配方之间的 clot形成动力学和机械稳定性的定量比较。所有涉及人血样本的程序都遵循已建立的伦理标准，并得到了圣何塞杜里奥普雷托医学院（FAMERP）研究伦理委员会的批准，批准号为CAAE 48358215.9.0000.5415。

3.2 相差显微镜
相差光学显微镜用于定性评估沸石材料与全血之间的相互作用，特别关注纤维蛋白网络的形成和细胞聚集现象。成像使用Olympus BX60光学显微镜在相差模式下进行。对于每个实验，170 μL的柠檬酸化全血（收集在含有4% v/v柠檬酸钠作为抗凝剂的试管中）被滴加到干净的玻璃显微镜载玻片上。通过加入10 μL的0.2摩尔/升CaCl2盐水溶液重新启动凝血过程，恢复之前被柠檬酸螯合的钙离子，并重新激活凝血级联反应中的钙依赖步骤。随后，将0.25毫克的相应沸石材料加入再钙化的血液样本中并轻轻混合以确保均匀接触。制备好的样本立即在相差照明下检查，以监测 clot形成的早期阶段。特别关注纤维蛋白链的形成、血小板和红细胞的聚集以及血液成分在沸石颗粒附近的空间组织。选择相差显微镜是因为它能够可视化未染色的生物样本，从而保持原始 clot的形态并最小化样本的扰动。所有显微镜分析都在巴西圣何塞杜里奥普雷托的IBILCE/UNESP多用户显微镜和微分析中心进行。

4 纳米沸石的抗菌活性
4.1 对ATCC菌株的MIC测定
NanoFAU及其与银和镁离子交换的衍生物（NanoFAU-Ag和NanoFAU-Mg）的抗菌活性针对金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）和白色念珠菌（ATCC 90028）进行了评估。MIC测定使用肉汤稀释法在无菌的96孔微孔板中进行，遵循临床和实验室标准协会（CLSI）指南M27-S4 [41]的建议。所有实验重复三次以确保可重复性。对于每种材料，制备了三种浓度的水悬浮液（0.1、0.01和0.001克），然后通过超声波处理30分钟以确保沸石颗粒的均匀分散。将每种悬浮液的100 μL转移到单独的孔中，并加入RPMI 1640培养基（Sigma）以达到最终的测试体积。微孔板的每一行对应一个单一的沸石浓度和配方（NanoFAU-Ag或NanoFAU-Mg），每个配方重复三次，并包括适当的无菌对照（仅培养基）和生长对照（不含沸石的接种培养基）。微生物接种物是从在36.5°C下培养24小时的新鲜培养物中制备的，并调整至1.0 McFarland标准的浊度。随后，向每个孔中加入100 μL的标准化接种物，然后在36.5°C下有氧条件下培养24小时。培养后，通过向每个孔中加入20 μL的2,3,5-三苯四唑氯化物（TTC）溶液（0.1克溶解在5毫升无菌蒸馏水中）作为氧化还原指示剂来评估微生物的代谢活性。通过视觉监测颜色变化来评估细胞活力。为了进一步确认微生物的抑制或存活，从每个孔中取出部分样本并接种到Mueller–Hinton琼脂板上，在36.5°C下再培养24小时。

4.2 NanoFAU和NanoFAU-Ag对ATCC菌株的MIC
NanoFAU及其银离子交换衍生物（NanoFAU-Ag）的抗菌活性针对金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）和白色念珠菌（ATCC 90028）进行了评估。MIC测定在无菌的96孔微孔板中使用肉汤稀释法进行，遵循CLSI指南M27-S4 [41]。所有实验重复三次。微生物接种物是从在36.5°C下培养24小时的新鲜培养物中制备的，并调整至1.0 McFarland标准的浊度。标准化的悬浮液随后在RPMI 1640培养基中稀释，以获得肉汤稀释试验推荐的工作接种物浓度。NanoFAU和NanoFAU-Ag的系列两倍稀释在RPMI培养基中进行，最终浓度范围分别为NanoFAU 500–3.90毫克/毫升和NanoFAU-Ag 1.00–0.007毫克/毫升。在每个孔中，将100 μL的沸石悬浮液与100 μL的标准化微生物接种物混合，每个孔的总反应体积为200 μL。微孔板在36.5°C下有氧条件下培养24小时。培养后，通过向每个孔中加入20 μL的TTC溶液（0.1克溶解在5毫升无菌蒸馏水中）作为氧化还原指示剂来评估微生物的代谢活性。没有颜色变化被视为微生物代谢活性的抑制。为了确认生长抑制，从每个孔中取出部分样本并接种到Mueller–Hinton琼脂板上，在36.5°C下再培养24小时。

4.3 使用琼脂扩散法评估NanoFAU和NanoFAU-Ag对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑制作用
为了进一步评估选定的离子交换沸石的抗菌活性，使用了琼脂孔扩散法作为补充的定性试验。在无菌水介质中准备了NaFAU-Mg和NaFAU-Ag的悬浮液，浓度为0.4毫克/毫升。从新鲜培养24小时的S. aureus（ATCC 25923）和C. albicans（ATCC 90028）中获得了微生物接种物，并调整至1.0 McFarland标准的浊度。使用Drigalski环的涂布技术在Mueller–Hinton琼脂板上均匀分布标准化接种物，以确保细菌或真菌菌落的均匀分布。然后在琼脂表面无菌切割孔洞，并将定量的沸石悬浮液引入每个孔中。培养板在36.5°C下有氧条件下培养24小时，之后测量抑制区的直径。在第二组实验中，评估了NaFAU、NaFAU-Ca、NaFAU-Ag以及NaFAU-Ca和NaFAU-Ag的物理混合物对S. aureus的抑制作用，沸石浓度分别为0.4和0.8毫克/毫升。样品制备、接种物标准化、琼脂接种、培养和抑制区测量按照上述相同程序进行。需要注意的是，对于像沸石这样的不溶性颗粒材料，琼脂扩散试验中的抑制区主要反映了释放的离子物种的扩散，而不是固体颗粒的迁移。因此，这里使用琼脂扩散法作为可视化抗菌效果的定性工具，并补充通过肉汤稀释法获得的定量MIC结果。

5 纳米沸石的细胞毒性
5.1 银离子交换沸石的细胞毒性评估
使用基于提取物的试验评估了银离子交换沸石的体外细胞相容性，该方法符合生物材料测试的既定原则，并与ISO 10993-5生物材料评估指南一致。采用提取协议在类似生理条件下评估从材料中释放的可溶性物种（包括银离子）的潜在细胞毒性效应。通过在37°C下将1毫克材料浸泡在1毫升Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM）中24小时来制备沸石提取物，提取比为1毫克/毫升。培养后，悬浮液离心以沉淀颗粒物质，上清液收集并通过0.22 μm膜过滤以确保完全去除残留的固体颗粒。所得到的处理后的培养基被视为储备提取物（1毫克/毫升），随后在完整的培养基中连续稀释以获得最终测试浓度，范围从1000到3.9 μg/毫升。细胞培养和活力测定按照Mena-Silva等人[42]描述的协议进行，并进行了相应的调整。使用广泛用作皮肤接触生物材料上皮模型的永生化人角质形成细胞（HaCaT细胞系[43]在含有10%胎牛血清和1%抗生素/抗真菌溶液的DMEM中培养。细胞在含有5% CO2的湿润气氛中维持在37°C。为了进行生存能力测试，细胞以每孔7×10^3个细胞的密度接种到96孔板中，并允许其粘附24小时以达到对数生长阶段。然后，将培养基替换为含有指定浓度沸石提取物的培养基，并再培养细胞24小时。使用MTS测定法（CellTiter 96 AQueous One Solution Cell Proliferation Assay，Promega）来量化细胞的代谢活性，该方法通过测量四唑化合物还原为可溶性甲苯胺蓝产物的过程来评估线粒体酶活性。24小时暴露后，向每个孔中加入20微升MTS试剂，并根据制造商的指示在37°C下孵育1小时。使用Multiskan微孔板读取器在450纳米处测量吸光度。所有实验都重复三次并独立进行，以确保可重复性。细胞存活率以相对于阴性对照（未经处理的细胞）的百分比来计算，阴性对照的存活率定义为100%。根据ISO 10993-5标准，当细胞存活率保持在阴性对照的70%以上时，材料被认为是无毒的。统计分析使用单因素方差分析（ANOVA）进行，随后使用Dunnett的事后检验来比较处理组与对照组。差异在p≤0.05时被认为是统计学上显著的。

6 结果与讨论

6.1 XRD结构分析

合成材料的结构特性主要通过粉末XRD进行评估。图1显示了NanoFAU钠形式及其离子交换衍生物的衍射图案。原始NanoFAU样品的衍射图案与FAU框架完全一致，与报道的纳米晶体NaX型材料的参考数据非常吻合[31]。在2θ≈6.1°、9.9°、11.7°、15.3°、20.0°、23.3°、26.5°和31.1°观察到的特征性布拉格反射证实了FAU结构的成功形成，并表明尽管晶体尺寸为纳米级，但仍具有高度结晶性。

6.2 傅里叶变换红外（FT-IR）分析

FT-IR光谱用于检查NanoFAU钠形式及其离子交换后的框架完整性。FAU结构由相互连接的TO4四面体（T = Si或Al）组成，其振动模式在中红外和远红外区域产生特征吸收带。这些振动通常被分类为TO4四面体的内部模式和与框架连接及环结构相关的外部模式[44]。铝硅酸盐沸石的基本框架振动主要发生在1300–400 cm^-1范围内，这定义了FAU拓扑的结构特征[44, 45]。在这个范围内，最显著的带对应于不对称的T–O–T拉伸振动（通常在1250–950 cm^-1）、对称拉伸模式（大约在820–750 cm^-1）以及650–420 cm^-1范围内的弯曲或连接振动。与双六元环和孔开口结构相关的外部振动通常在600 cm^-1以下观察到[44, 45]。如图2所示，NanoFAU及其离子交换衍生物（Mg2+、Ca2+、Ag+和Ba2+）的FT-IR光谱在大约980、750、670、560和460 cm^-1处显示出明确的吸收带。980 cm^-1附近的带归因于T–O–T连接的不对称拉伸，而750–670 cm^-1处的特征则来源于四面体单元的对称拉伸模式。约560和460 cm^-1处的带分别对应于双环振动和T–O弯曲模式，证实了FAU框架的保存[44, 45]。在1630–1650和3400–3500 cm^-1处观察到的宽吸收带对应于物理吸附和晶内水分子的H–O–H弯曲和O–H拉伸振动。这些带的持续存在与铝硅酸盐框架的亲水特性一致。重要的是，与Mg2+、Ca2+和Ba2+的离子交换没有引起主要框架振动频率的显著变化，表明在可访问的光谱范围内（400–4000 cm^-1），这表明四面体铝硅酸盐骨架在离子替换后基本保持完整。然而，与银（NanoFAU-Ag）的离子交换导致衍射图案的显著改变。几个特征性反射，特别是在2θ≈9.8°、11.6°、15.3°、20.0°和26.6°处，严重减弱或不再可辨认，同时剩余峰的强度显著下降。这种行为表明长程晶体有序性显著丧失，与部分非晶化或在纳米尺度上的结构无序增加一致。Ag+交换引起的破坏可能与银离子的高极化率、独特的配位偏好和强烈的框架-阳离子相互作用有关，这些因素可以局部扭曲铝硅酸盐晶格并破坏周期性排序。对于与钡（NanoFAU-Ba）的交换，观察到了类似但不那么明显的效应，其在2θ≈9.8°、15.3°和20.0°处的反射减弱或消失，同时衍射强度普遍降低。鉴于Ba2+相对于Ca2+和Mg2+具有较大的离子半径和较低的水合能，这些结果表明空间效应和FAU超笼内的移动性降低导致框架应变和部分晶体有序性的丧失。总体而言，XRD结果表明，NanoFAU在离子交换后的结构稳定性强烈依赖于补偿阳离子的性质。虽然与Mg2+和Ca2+的交换仅导致结晶度的轻微降低，但Ag+和Ba2+的掺入引起了长程有序性的显著破坏。重要的是，后者样品中残留的FAU反射表明框架并未完全崩溃，而是转变为更无序或缺陷更丰富的状态，这一特征可能对后续章节讨论的离子释放行为和生物功能性能有直接影响。

6.3 傅里叶变换红外（FT-IR）分析

FT-IR光谱用于检查NanoFAU钠形式及其与不同阳离子交换后的框架完整性。FAU结构由相互连接的TO4四面体（T = Si或Al）组成，其振动模式在中红外和远红外区域产生特征吸收带。这些振动通常被分类为TO4四面体的内部模式和与框架连接及环结构相关的外部模式[44]。铝硅酸盐沸石的基本框架振动主要发生在1300–400 cm^-1范围内，这定义了FAU拓扑的结构特征[44, 45]。在这个范围内，最显著的带对应于不对称的T–O–T拉伸振动（通常在1250–950 cm^-1）、对称拉伸模式（大约在820–750 cm^-1）以及650–420 cm^-1范围内的弯曲或连接振动。与双六元环和孔开口结构相关的外部振动通常在600 cm^-1以下观察到[44, 45]。如图2所示，NanoFAU及其离子交换衍生物的FT-IR光谱在大约980、750、670、560和460 cm^-1处显示出明确的吸收带。980 cm^-1附近的带归因于T–O–T连接的不对称拉伸，而750–670 cm^-1处的特征则来源于四面体单元的对称拉伸模式。约560和460 cm^-1处的带分别对应于双环振动和T–O弯曲模式，证实了FAU框架的保存[44, 45]。在1630–1650和3400–3500 cm^-1处观察到的宽吸收带对应于物理吸附和晶内水分子的H–O–H弯曲和O–H拉伸振动。这些带的持续存在与铝硅酸盐框架的亲水特性一致。重要的是，与Mg2+、Ca2+、Ag+和Ba2+的离子交换没有引起主要框架振动频率在可访问的光谱范围内的显著变化（400–4000 cm^-1），表明在阳离子替换后四面体铝硅酸盐骨架基本保持完整。尽管在400 cm^-1以下的低频区域通常观察到阳离子-框架相互作用和框架外金属-氧振动，但在目前的实验条件下无法观察到[44, 45]。然而，某些交换样品（特别是NanoFAU-Ag）的带强度出现了系统性减弱，这表明结构无序增加或局部电子环境发生了改变，这与XRD结果一致。所有NanoFAU样品，包括钠形式和离子交换衍生物，在1400–1490 cm^-1区域显示出额外的吸收特征。这一带在微晶FAU材料中并不常见。Azizi等人[46]描述了纳米级FAU型沸石（NanoX）中也有类似的未指定特征。在这种情况下，这一带可能暂时归因于与表面相关的物种，可能与纳米晶沸石的高表面积与体积比导致的硅醇（Si─OH）和铝醇（Al─OH）基团密度增加有关。或者，也不能完全排除来自大气CO2吸附的残留碳酸盐物种的弱贡献。需要进一步的研究来明确这一特征。

6.3 形态学和元素组成

为了研究合成材料的形态、粒径和组成特性，采用了扫描电子显微镜（SEM/HRTEM）、原子力显微镜（AFM）和能量分散光谱（EDS）进行互补分析。图3展示了合成的NanoFAU的代表性SEM和HRTEM图像。SEM分析（图3a–b）显示材料由大约0.3至1 μm的次级聚集体组成，这些聚集体是由初级纳米晶体组装而成的。高倍率SEM图像清楚地显示，聚集体表面由直径在30–80 nm范围内的离散纳米尺寸域组成，证实了合成沸石的纳米级性质。

6.4 29Si魔角旋转（MAS）NMR和框架完整性

图5展示了NanoFAU钠形式及其与Ca2+、Mg2+、Ag+和Ba2+离子交换后的固态29Si魔角旋转（MAS）NMR光谱。在所有样品中，光谱主要由FAU框架内不同局部铝硅酸盐环境中硅原子的多个共振峰组成。观察到的化学位移与文献[49, 50]中报道的FAU型沸石的化学位移非常吻合。图5（在图查看器中打开）显示了纳米晶相Faujasite（NanoFAU）及其离子交换衍生物（Ca2+、Mg2+、Ba2+和Ag+）的固态29Si魔角旋转（MAS）核磁共振（NMR）光谱。对于原始的NanoFAU样品，可以清晰地分辨出五个不同的共振峰。位于大约-84 ppm处的信号归属于通过氧桥与四个铝原子配位的Si原子，记为Si(0Si,4Al)。位于-89、-94、-99和-103 ppm处的峰分别对应于Si(1Si,3Al)、Si(2Si,2Al)、Si(3Si,1Al)和完全由硅组成的Si(4Si,0Al)环境。这种Q4(nAl)物种的完整分布证实了FAU框架的特征性铝排列，并表明在合成过程中没有发生框架脱铝。经过离子交换后，NanoFAU-Ca、NanoFAU-Mg和NanoFAU-Ag的整体光谱特征基本保持不变。没有观察到共振峰数量或相对位置的显著变化，这表明Na+被这些阳离子取代并没有干扰硅的四面体配位或长程框架连接性。这一观察结果与XRD和FT-IR的结果一致，共同证明了离子交换过程没有破坏铝硅酸盐骨架。对于NanoFAU-Ba，观察到轻微但系统性的向低场位移（大约1–2 ppm），其共振峰分别位于-86、-90、-95、-100和-104 ppm。这些微妙的变化归因于Ba2+阳离子对框架氧原子局部电子环境的影响，间接影响了相邻硅核的屏蔽作用。考虑到Ba2+相对于Ca2+和Mg2+具有较大的离子半径和较低的水合能，预计其与框架氧原子之间的静电相互作用会更强。重要的是，这些位移的幅度很小，没有表明框架重新排列、脱铝或硅配位的变化。总体而言，29Si MAS NMR结果明确证明了在与所有研究过的阳离子进行离子交换后，FAU框架的结构仍然保持完整。Q4(nAl)环境的持续存在证实了阳离子取代主要影响的是框架外的位点，而四面体铝硅酸盐网络得以保留。这些发现为解释后续表面电荷、纹理性质和生物性能的变化提供了关键的结构基础。

6.5 纹理性质、层次孔隙结构和表面电荷

NanoFAU的氮吸附-脱附等温线（图S2）根据IUPAC分类显示为IV型，其特征是在中等至高相对压力（P/P0）下存在明显的滞后环。这种行为表明除了FAU框架固有的微孔结构外，还存在介孔结构。滞后环与纳米晶体聚集形成的颗粒间介孔一致，这一点通过SEM和AFM分析得到了证实。尽管与纯微孔沸石相关的经典I型吸附现象没有清晰分辨出来，但这并不表示FAU的微孔性质丧失。相反，主导的介孔效应反映了材料的纳米晶态特性以及晶粒间空隙的形成。铝硅酸盐框架微孔结构的保持通过XRD和29Si MAS NMR得到了独立验证，这些方法证明了结构的完整性和没有框架崩解或脱铝现象。BJH孔径分布分析（图S3）显示出一个宽范围的孔径分布，其中20–50 nm范围内的孔径贡献显著，这归因于颗粒间介孔。还观察到一个以约1.7 nm的表观孔径为中心的明显特征。这种贡献来源于框架定义的微孔与狭窄的颗粒间空隙的叠加，这是聚集纳米晶体的典型特征。因此，这种结构可以描述为层次化的微-介孔结构。从功能角度来看，这种层次化的孔隙结构对于与血液接触的应用非常有利。内在的微孔和介观颗粒间空隙的结合促进了快速的流体吸收、较大的可接触表面积，以及血浆蛋白和凝血因子的增强吸附，同时保持了可交换阳离子的控制释放能力。

6.6 表面电荷和等电行为

表面电荷密度对无机材料与生物系统之间的相互作用至关重要，特别是在血液凝固的背景下。通过测量CaCl2溶液中的Zeta电位（图6）来评估材料的电静力学行为，该溶液模拟了生理离子条件。图6（在图查看器中打开）显示了纳米晶相Faujasite（NanoFAU）及其离子交换衍生物（Ca2+、Mg2+、Ba2+和Ag+）的Zeta电位曲线，这些曲线随pH值的变化而变化，突出了它们的等电点（IEP）。在沸石系统中，表面电荷来源于表面硅醇基团和铝醇基团的质子化-去质子化平衡。当pH值高于IEP时，去质子化导致SiO?和AlO?位点带负电荷；而当pH值低于IEP时，表面变为中性或带正电荷[34, 51]。IEP相对于生理血液pH值（约7.4）的位置对于预测止血行为特别重要[33, 52]。所有离子交换样品的IEP都相对于原始NanoFAU有所下降（IEP ≈ 3.2）。具体来说，IEP值分别为NanoFAU-Ca约为2.5，NanoFAU-Mg约为2.3，NanoFAU-Ba约为3.1，NanoFAU-Ag约为1.5。因此，在生理条件下，所有材料都具有净负表面电荷，有利于与凝血因子的正电荷区域发生电静力学相互作用。值得注意的是，NanoFAU-Mg在较宽的pH范围内显示出相对较高的Zeta电位值。这种行为与其非理想的电荷补偿一致，这是从标准化的氧化物组成（1.0 Al2O3:2.7 SiO2:0.5 Na2O:1.2 MgO）推断出来的，这意味着存在额外的框架外阳离子电荷。这种过量电荷可能有助于部分表面电荷的中和，并改变了电动力学特性。总体而言，29Si MAS NMR结果明确证明了在与所有研究的阳离子进行离子交换后，FAU框架的结构仍然保持完整。Q4(nAl)环境的持续存在证实了阳离子取代主要影响的是框架外的位点，而四面体铝硅酸盐网络得以保留。这些发现为解释随后的表面电荷变化、纹理性质和生物性能提供了关键的结构基础。

6.7 血栓弹性图评估

通过TEG技术系统地评估了NanoFAU及其离子交换衍生物的止血性能，该技术能够实时定量评估全血中血栓形成的粘弹性演变。未添加沸石的柠檬酸化全血被用作对照，以便与添加了NanoFAU、NanoFAU-Ca、NanoFAU-Mg、NanoFAU-Ba和NanoFAU-Ag的样品进行直接比较。图7显示了代表性的TEG曲线，相应的定量参数在表2中总结。图7（在图查看器中打开）显示了添加沸石前（对照）和添加纳米晶相Faujasite（NanoFAU）及其离子交换衍生物（NanoFAU-Ca、NanoFAU-Mg、NanoFAU-Ba和NanoFAU-Ag）后的柠檬酸化全血的血栓弹性图（TEG）曲线。表2总结了柠檬酸化全血在无沸石（对照）和添加纳米晶相Faujasite（NanoFAU）及其离子交换衍生物（NanoFAU-Ca、NanoFAU-Mg、NanoFAU-Ba和NanoFAU-Ag）后的血栓弹性图（TEG）参数。分析的TEG参数包括反应时间（R），反映了初始纤维蛋白形成的延迟；血栓形成时间（K），与血栓传播动力学相关；α角，反映了纤维蛋白网络的增长速率；以及最大振幅（MA），反映了由纤维蛋白-血小板相互作用产生的最终血栓强度。与对照相比，所有沸石材料显著加速了凝血的启动，这通过R值的显著降低得到了证明。原始的NanoFAU将R时间从8.6 ± 0.7分钟（对照）缩短到了2.4 ± 0.1分钟，证实了其内在的促凝活性。离子交换进一步调节了这一效果。在衍生物中，NanoFAU-Ca表现出最显著的凝血启动加速，R值为1.1 ± 0.2分钟，接近生理参考范围的下限，远低于快速止血所需的阈值。NanoFAU-Mg也显示出增强的凝血动力学，R值（2.1 ± 0.2分钟）和K值（1.1 ± 0.2分钟）降低，α角（76.5 ± 2.2°）增加，表明纤维蛋白积累效率提高。然而，MA值（53.5 ± 5.7毫米）的适度降低表明，尽管凝血启动和传播得到加速，但最终血栓强度并没有成比例增强。NanoFAU-Ba也表现出类似的趋势，R值（2.7 ± 0.2分钟）略长于NanoFAU-Ca和NanoFAU-Mg，但MA值（50.9 ± 3.4毫米）降低，表明血栓稳定性减弱。相比之下，NanoFAU-Ag对血栓形成的抑制最为显著。该样品的R值（3.4 ± 0.5分钟）和K值（2.5 ± 0.6分钟）延长，α角（60.0° ± 2.4°）显著降低，MA值（42.4 ± 6.4毫米）也显著降低，表明血栓机械强度受损。这些发现表明，尽管银离子交换赋予了强烈的抗菌功能，但它对凝血级联产生了负面影响。单因素方差分析（one-way ANOVA）的统计分析显示，所有处理样品的R值与对照相比存在高度显著差异（p < 0.0001），其中NanoFAU-Ca的效果最为明显。K值和α角也显示出显著差异（p < 0.005）。尽管有明显的数值趋势，MA值的差异并未达到统计显著性，这反映了血栓强度测量的较大变异性。重要的是，血栓弹性图的结果得到了相位对比显微镜的证实，后者提供了细胞水平上血栓形成的直接定性证据。如图S4–S6所示，暴露于NanoFAU及其离子交换衍生物的全血表现出明显的红细胞聚集和富含纤维蛋白的血栓结构形成，与对照形成鲜明对比。这些微观结构观察结果证实，TEG检测到的加速凝血动力学源于真正的纤维蛋白网络形成和细胞组织，而不是纯粹的血液粘弹性物理化学变化。这里观察到的强烈血栓加速行为与越来越多的证据一致，即无机表面在经过工程化处理后可以在伤口界面实现“功能性促凝”作用，从而快速、局部激活凝血因子并富集这些因子。最近的综述强调，下一代止血剂越来越多地利用高表面积、定制的表面电荷和层次化孔隙结构——这些特性是纳米沸石、介孔二氧化硅和某些粘土/矿物平台的共同特点——来浓缩蛋白质并促进内在凝血途径的激活，而无需依赖生物凝血剂[14, 15, 51-53]。已经确立，极性无机表面（如氧化物和硅酸盐基材料）可以通过所谓的“玻璃效应”加速血液凝固[33, 34, 51]。在这种情况下，带负电荷的表面作为凝血因子XII（FXII）的接触激活剂，启动内在凝血途径。FXII的激活通过带负电荷的表面与酶原重链上的正电荷残基之间的电静力学相互作用发生，诱导构象变化，从而促进自动激活和随后的蛋白水解[36, 37, 54]。除了传统的“带负电荷的表面 + Ca2+补充”描述外，现在还认识到蛋白质吸附（以及随后的冠状结构形成）和表面介导的凝血复合物组装也是含钙无机材料止血反应的决定性因素[14, 52]。最近，Shang等人[15]报告称，Ca交换的Y型沸石表面可以作为凝血酶复合物的组装平台，有效发挥“无机血小板”的作用。值得注意的是，沸石组装的凝血酶复合物显示出增强的活性，且Ca2+的存在对于复合物的有效形成至关重要，这与其在凝血中的已知生理作用一致。此外，几项研究表明，金属离子可以直接调节凝血蛋白相互作用和接触激活[55]。Mutch、Waters和Morrissey[38]证明，固定在表面上的二价金属离子与FXI、FXII和高分子量激肽原强烈相互作用，影响接触途径的激活。这些概念与我们发现的一致，即离子种类（例如Ca2+ vs. Ag+）可以增强早期凝血动力学，同时调节血栓力学。综合这些发现，血栓弹性图和显微镜证据表明NanoFAU表现出强烈的内在止血活性，这种活性可以通过离子交换进一步调节。在测试的材料中，NanoFAU-Ca显示出最快的凝血启动速度和保持的血栓强度，是最有前途的候选材料。相比之下，NanoFAU-Ag虽然在抗菌方面具有优势，但显著削弱了凝血性能，这强调了在多功能伤口护理材料的合理设计中平衡止血和抗菌功能的重要性。根据ISO 10993-4标准，对接触血液的材料的全面血液相容性评估包括对溶血、血小板活化、凝血途径扰动和补体活化的评估，特别是对于那些设计用于长时间血管内暴露的设备[56]。在本研究中，这些材料是用于局部应用的，其中在伤口界面控制表面介导的凝血是一个期望的治疗效果，而不是病理性血栓形成的指标。虽然专门的溶血和血小板活化检测是向全面转化验证迈出的重要步骤，但未观察到异常的血栓弹性图谱以及保持了生理相关的 clot 强度参数，表明在这些条件下这些材料不会引起不受控制的凝血。纳米级无机止血剂的另一个实际动机是减轻与脱水沸石粉末中强烈放热的水吸附相关的热损伤。虽然直接测量温度升高超出了本研究的范围，但先前的量热学证据表明，离子交换可以显著降低沸石系统中的水合焓，支持通过材料设计来降低使用过程中的热量释放[16, 57]。更广泛地说，该领域正朝着多孔无机结构（包括介孔二氧化硅微球）发展，这些结构结合了快速的液体吸收和改善的热处理性能，增强了纳米/介孔设计在紧急止血中的转化相关性[53]。

6.8 抗微生物活性和细胞相容性
通过肉汤稀释法（MIC）、琼脂扩散试验和培养后继代培养，系统评估了NanoFAU及其离子交换衍生物对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和白色念珠菌（C. albicans）的抗菌性能，以区分抑菌/抑真菌效果和杀菌效果。未经改性的NanoFAU在浓度高达0.1克的情况下对这两种微生物均没有检测到抗菌活性（表3），这证实了该沸石框架的钠形式在抑制微生物方面是生物惰性的。同样，NanoFAU-Mg在任何测试浓度下也没有显示出抑制效果，表明在当前实验条件下，镁的掺入并没有赋予抗菌功能。表3. NanoFAU及其离子交换衍生物（NanoFAU-Ag、NanoFAU-Cu和NanoFAU-Mg）在0.1、0.01和0.001克浓度下对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌活性。抑制浓度（克）

相比之下，经过银离子交换的NanoFAU（NanoFAU-Ag）对这两种微生物都表现出显著的抗菌活性。在微稀释试验中（表4），NanoFAU-Ag在低至1.0和0.5毫克/毫升的浓度下就抑制了金黄色葡萄球菌的生长，这比未经改性的NanoFAU所需的生长抑制浓度（250-500毫克/毫升）降低了两个数量级以上。从被抑制的孔中继代培养的样本在Mueller-Hinton琼脂上没有产生菌落生长，证明NanoFAU-Ag对金黄色葡萄球菌的抗菌效果是杀菌性的。表4. 在微稀释抗菌敏感性试验中观察到的沸石对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑制浓度。

对于白色念珠菌，NanoFAU-Ag在1.0和0.5毫克/毫升的浓度下也抑制了其生长。然而，随后的继代培养在所有浓度下都出现了菌落形成，包括最初显示出抑制效果的浓度。这种行为表明其具有抑真菌效果，即真菌增殖仅在直接接触银离子交换的沸石时被抑制。不可逆的生长抑制的缺失突显了病原体对银离子释放的依赖性。抗菌活性还通过琼脂扩散试验得到了进一步证实（图8和图9）。NanoFAU-Ag是唯一一种对这两种微生物都产生了明显抑制圈的材料。对于白色念珠菌，NanoFAU-Ag产生了19.8毫米的抑制圈（图8a），而其他所有材料——包括NanoFAU、NanoFAU-Mg、NanoFAU-Zn和NanoFAU-Cu——均未显示出可检测的抑制效果。对于金黄色葡萄球菌，NanoFAU-Ag产生了大约25毫米的明显抑制圈（图9b）。在两种沸石浓度（0.4和0.8毫克/毫升）下进行的额外试验也证实NanoFAU-Ag一致地抑制了金黄色葡萄球菌，抑制圈范围为22至23毫米。NanoFAU-Ca和NanoFAU-Ag的物理混合物产生的抑制圈与NanoFAU-Ag单独使用时的效果相当，而NanoFAU-Ca本身则没有显示出抗菌效果。这些结果表明，复合材料的抗菌活性完全来源于银离子交换组分，并且在所研究的浓度范围内基本上不依赖于沸石本身的浓度。

6.9 细胞相容性评估
使用MTS试验评估了NanoFAU-Ag在24小时暴露于人角质形成细胞（HaCaT）后的细胞毒性。如图10所示，所有测试浓度（1000至3.9微克/毫升）下的细胞存活率均保持在70%以上，与阴性对照组相比没有统计学上的显著差异（单因素ANOVA后进行Dunnett事后检验，p > 0.05）。图10显示，在1000至3.9微克/毫升的浓度范围内暴露于银离子交换沸石后，HaCaT细胞的存活率（%）。数据表示平均值±标准差（n = 3）。统计分析采用单因素ANOVA后进行Dunnett事后检验。ns：不显著（p > 0.05）。虚线代表根据ISO 10993-5标准的70%存活率阈值。根据ISO 10993-5标准，将细胞存活率降低到70%以下的材料被归类为具有细胞毒性。在本研究条件下，NanoFAU-Ag未达到这一标准，表明其在体外对上皮细胞具有良好的生物相容性。鉴于HaCaT角质形成细胞是公认的人类表皮组织模型，这些结果支持银离子交换的FAU适用于需要直接接触皮肤或伤口环境的应用。

7 结论
研究表明，NanoFAU及其离子交换衍生物构成了一个可调的无机生物材料平台，能够在单一框架内整合止血和抗菌功能。结构表征确认了离子交换后FAU晶格的完整性，而表面电荷分析显示了与接触激活介导的凝血相一致的生理相关负表面电位。血栓弹性图谱评估确定钙离子交换是增强 clot 形成和传播的最有效策略，NanoFAU-Ca表现出快速的 clot 形成（R = 1.1分钟）和保持的 clot 强度（MA = 60.3毫米）。相比之下，银离子交换赋予了强大的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌具有杀菌效果，并对白色念珠菌具有抑真菌效果，同时保持了高于ISO 10993-5标准的细胞相容性。这些发现突显了最大凝血效率与抗菌效力之间的阳离子依赖性权衡，强调了离子类型在控制多功能性能中的重要性。总体而言，离子交换是一种直接且有效的策略，可以合理调整NanoFAU的生物行为。通过解耦并选择性优化凝血和抗菌反应，NanoFAU衍生物成为需要同时控制出血和抑制感染的高级局部止血剂的有希望的候选者。未来专注于体内验证和可控离子释放动力学的研究对于转化开发至关重要。

作者贡献
Guilherme de Paula Guarnieri和Juliana Bergamasco Laurenti负责材料的合成和物理化学表征、数据采集、数据解释以及图表的准备。Edivandra Buzato Silva、Beatriz Gon?alves Oliveira Crespo和Taiza Maschio-Lima进行了抗菌活性试验，包括数据采集和图表准备。Eny Maria Goloni-Bertollo和Vilson Serafim Júnior专门参与了抗菌活性研究。Moacir Fernandes de Godoy参与了研究调查和数据解释。Margarete Teresa Gottardo de Almeida负责抗菌活性研究的设计、数据采集和数据解释。José Geraldo Nery负责概念化、正式分析、数据解释、文章撰写、审稿和编辑以及项目管理。

致谢
作者衷心感谢巴西高等教育人员改进协调委员会（CAPES）通过授予G. P. Guarnieri的奖学金（授权号：88887.661419/2022-00）提供的财政支持。同时感谢巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）通过授予J. G. Nery的研究生产力奖项（授权号：317030/2021-3和307982/2025-4）提供的财政支持。此外，还感谢圣保罗研究基金会（FAPESP，巴西）通过授予J. G. Nery（授权号：2019/01858-5和2022/16214-9）和J. B. Laurenti（授权号：2013/16754-4）的研究资助。本文的发表费用由巴西高等教育人员改进协调委员会（CAPES）资助（ROR标识符：00x0ma614）。

伦理声明
本研究获得了FAMERP（圣若泽杜里奥普雷图医学院）研究伦理委员会的批准（协议编号：CAAE 48358215.9.0000.5415），并遵循赫尔辛基宣言的伦理原则进行。

作者声明
作者没有利益冲突。

数据可用性声明
支持本研究发现的数据可向相应作者提出合理请求后获取。