研究背景：

皮膚作為人體最大的器官，其損傷可能導(dǎo)致嚴(yán)重的臨床并發(fā)癥甚至危及生命。皮膚損傷可能引發(fā)嚴(yán)重的并發(fā)癥甚至威脅生命。進(jìn)入炎癥期，巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤傷口并產(chǎn)生大量活性氧（ROS）以抵御感染，但過量ROS會引發(fā)氧化應(yīng)激，造成細(xì)胞損傷、延長愈合并誘發(fā)瘢痕。因此，維持ROS平衡至關(guān)重要，開發(fā)兼具促止血與抗氧化、清除ROS能力的多功能生物材料成為傷口修復(fù)的重要方向。

針對上述問題，德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)Aldo R. Boccaccini教授通過微乳液輔助溶膠-凝膠法制備了TA負(fù)載的Cu摻雜MBGNs（CuMBGNs-TA）和Zn摻雜MBGNs（ZnMBGNs-TA），系統(tǒng)評估TA負(fù)載對納米粒子理化性質(zhì)、抗氧化活性、血液相容性及體外促愈合性能的影響。該研究證實CuMBGNs和ZnMBGNs是TA的理想納米載體，為開發(fā)抗氧化型無機(jī)納米遞送系統(tǒng)提供了實驗依據(jù)。該文章于2025年8月12日以《Tannic acid-loaded zinc-and copper-doped mesoporous bioactive glass nanoparticles: Potential antioxidant nanocarriers for wound healing》為題發(fā)表于《Bioactive Materials》（10.1016/j.bioactmat.2025.07.046）。

圖1. TA負(fù)載CuMBGNs和ZnMBGNs的制備示意圖。通過微乳液輔助溶膠-凝膠法制備CuMBGNs和ZnMBGNs，隨后將納米粒子浸入TA溶液（3或5 mg/mL）中攪拌6 h，經(jīng)離心、洗滌、凍干獲得TA負(fù)載納米粒子。

（1）ZnMBGN-Tas的表征

通過N2吸收孔隙測量評估了TA負(fù)載和無負(fù)載納米顆粒的組織性質(zhì)。結(jié)果顯示，在加注三氯胺酮后，ZnMBGNs和CuMBGNs的BET表面積和孔體積均減少，而ZnMBGNs在加注3 mg/mL三氯三嗪（ZnMBGN-30TA）時，BET表面積也減少。納米顆粒de N2吸附-脫附等溫線如圖2a所示。根據(jù)IUPAC分類，所有TA負(fù)載和無負(fù)載納米顆粒均表現(xiàn)出IV型等溫線，顯示存在間孔結(jié)構(gòu)。圖2b展示了CuMBGNs-30TA和ZnMBGN-30TA的代表性孔徑分布曲線，它們在約2 nm處表現(xiàn)出狹窄的孔徑分布，而孔徑>4 nm的孔徑分布則較寬。

圖2. TA負(fù)載與未負(fù)載納米粒子的織構(gòu)性質(zhì)。a）CuMBGNs、ZnMBGNs及TA負(fù)載納米粒子的N?吸附-脫附等溫線；b）CuMBGNs-30TA和ZnMBGNs-30TA的孔徑分布曲線。

（2）CuMBGN-TA的表征

為評估納米顆粒在TA加載后的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)行了XRD分析（見圖3a-c）。TA的XRD圖譜顯示20-30°（2θ）處的寬帶，顯示該化合物具有非晶性特性，表明納米顆粒具有無定形特性。在物理吸附過程中，MBGNs的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化。TGA分析（圖3d-f）證實TA成功負(fù)載。FTIR光譜（圖3g-i）進(jìn)一步驗證負(fù)載后納米顆粒在1300-1700 cm?1出現(xiàn)TA特征峰，同時保留400-1100 cm?1的Si-O-Si硅網(wǎng)絡(luò)特征帶，物理吸附成功。FESEM圖像（圖3j）顯示TA負(fù)載前后納米顆粒均呈近球形，尺寸100-250 nm，形態(tài)無顯著變化。EDX分析（圖3k）證實ZnMBGNs-50TA和CuMBGNs-50TA中Si、Ca及摻雜元素Zn/Cu的成功存在。

圖3. TA負(fù)載納米粒子的結(jié)構(gòu)、熱學(xué)和形貌表征。a-c）TA、未負(fù)載及TA負(fù)載納米粒子的XRD圖譜；d-f）相應(yīng)樣品的TGA曲線；g-i）FTIR光譜；j）ZnMBGNs和CuMBGNs負(fù)載TA前后的FE-SEM圖像（標(biāo)尺：200 nm）；k）ZnMBGNs-50TA和CuMBGNs-50TA的EDX分析。

（3）體外TA釋放、總酚類含量及體外抗氧化分析

圖4顯示，所有納米顆粒在37°C DPBS中可持續(xù)釋放TA達(dá)672 h，有利于傷口愈合。前6h內(nèi)，CuMBGNs-50TA（圖4a）釋放量高于ZnMBGNs-50TA（圖4b），機(jī)制涉及介孔通道破壞及表面/孔內(nèi)物理吸附TA的釋放。與文獻(xiàn)報道的TA負(fù)載MS納米顆粒2 h內(nèi)幾乎100%釋放相比，本研究MBGNs呈現(xiàn)顯著緩釋特性。結(jié)果顯示（圖4c），TA載納米顆粒中甲醇提取物中的酚含量隨著TA濃度的增加而增加。ZnMBGNs-50TA和CuMBGNs-50TA的酚類含量高于其他納米顆粒。圖4d展示了CuMBGN和ZnMBGN在TA裝載前后DPPH清除率。TA加載賦予CuMBGN和ZnMBGN抗氧化活性。

圖4. TA釋放行為與抗氧化活性。a）TA負(fù)載CuMBGNs在DPBS中的累積釋放曲線；b）TA負(fù)載ZnMBGNs的累積釋放曲線；c）不同納米粒子的總酚含量；d）DPPH自由基清除活性。*p < 0.05，CuMBGNs-30TA與CuMBGNs-50TA或ZnMBGNs-30TA與ZnMBGNs-50TA組間比較。

（4）對破骨細(xì)胞影響的評估

溶血實驗（圖5a）顯示，純TA及負(fù)載/未負(fù)載納米顆粒在1-5 mg/mL濃度下溶血率均<5%，證實其紅細(xì)胞相容性。凝血功能評估（圖5b-c）表明，1 mg/mL時純TA和TA-CuMBGNs的aPTT值低于純PPP和TA-ZnMBGNs。而TA負(fù)載納米顆粒PT值均低于純PPP，但純TA反而延長PT。文獻(xiàn)報道高濃度TA可延長內(nèi)外源凝血通路，但本研究中TA負(fù)載于MBGNs后減弱了對外源性通路的負(fù)面影響，這可能歸因于MBGNs釋放的Ca2?離子促進(jìn)了凝血級聯(lián)激活。

圖5. 血液相容性與凝血性能。a）TA、ZnMBGNs和CuMBGNs負(fù)載前后的溶血率（虛線示5%溶血率閾值）；b）1 mg/mL納米粒子與PPP孵育后的活化部分凝血活酶時間（aPTT）；c）凝血酶原時間（PT）。*p < 0.05，與純PPP比較。

（5）細(xì)胞毒性實驗

細(xì)胞毒性實驗（圖6a）顯示，CuMBGNs濃度從1增至5 mg/mL時NHDF細(xì)胞存活率顯著下降，而TA負(fù)載可降低其毒性。ZnMBGNs及TA-ZnMBGNs總體細(xì)胞相容，但ZnMBGNs-50TA在5 mg/mL時存活率降至<80%（圖6b）。研究表明1 mg/mL CuMBGNs釋放15 mg/L Cu仍具生物相容性。

圖6. NHDF細(xì)胞活力檢測。a）CuMBGNs及TA負(fù)載CuMBGNs浸提液處理48 h后的細(xì)胞活力；b）ZnMBGNs及TA負(fù)載ZnMBGNs浸提液的細(xì)胞活力（虛線示生物相容性閾值70%）。*p < 0.05，與對照組比較。

（6）與NHDF細(xì)胞的相容性

本研究前期結(jié)果顯示CuMBGNs釋放Cu約15 mg/L，高于ZnMBGNs釋放Zn的6 mg/L，這解釋了ZnMBGNs毒性隨濃度增加變化較小。總體而言，TA負(fù)載至少在低濃度下未負(fù)面影響NHDF細(xì)胞存活率。熒光顯微鏡觀察（圖7）顯示，1 mg/mL TA負(fù)載納米顆粒提取物處理后，NHDF細(xì)胞F-肌動蛋白呈絲狀分布（紅色），細(xì)胞核完整（藍(lán)色），細(xì)胞質(zhì)染色均勻（綠色），保持典型紡錘形形態(tài)，表明無形態(tài)學(xué)異常。

圖7. NHDF細(xì)胞形態(tài)熒光顯微鏡觀察。1 mg/mL濃度下，ZnMBGNs、ZnMBGNs-TA、CuMBGNs和CuMBGNs-TA浸提液處理48 h后，DAPI（藍(lán)色）、Calcein AM（綠色）和羅丹明-鬼筆環(huán)肽（紅色）染色圖像（標(biāo)尺：100 μm）。

（7）傷口劃痕試驗

體外劃痕實驗評估了TA負(fù)載納米顆粒對NHDF細(xì)胞遷移的影響。結(jié)果顯示，24 h后ZnMBGNs-TA和CuMBGNs-TA浸出液均促進(jìn)細(xì)胞遷移，但CuMBGNs-TA傷口閉合率較低，而ZnMBGNs-TA閉合率達(dá)95%-98%，與對照組相當(dāng)（圖8a-b）。CuNPs在特定尺寸和濃度（如20 nm/1 μM、40 nm/10-100 μM）下可促進(jìn)HDF細(xì)胞遷移，體內(nèi)實驗也證實1 μM/80 nm CuNPs能通過增強(qiáng)肉芽組織形成和血管生成加速愈合。

圖8. 體外劃痕實驗評估細(xì)胞遷移。a）1 mg/mL CuMBGNs-TA和ZnMBGNs-TA浸提液處理24 h后的傷口閉合率；*p < 0.05，與對照組比較。b）0 h和24 h劃痕區(qū)域的顯微鏡圖像。

「?研究小結(jié)?」

本研究合成并評估了TA負(fù)載CuMBGNs和ZnMBGNs用于傷口愈合。結(jié)果顯示TA通過物理吸附成功負(fù)載，可在PBS中持續(xù)釋放28天，賦予納米顆粒DPPH自由基清除活性，同時保持細(xì)胞相容性和血液相容性。含治療性離子（Si、Ca、Cu、Zn）的CuMBGNs和ZnMBGNs是TA遞送的合適載體，未來需更多體內(nèi)外研究驗證其潛力，為賦予多酚-離子摻雜MBGNs抗氧化能力促傷口愈合應(yīng)用開辟了新途徑。