【摘要】 创面是由于意外或手术造成的皮肤损伤，经过止血、炎症、细胞增殖、成熟和重塑四个阶段，可恢复到皮肤组织中。

 

01研究背景及领域挑战

 

创面是由于意外或手术造成的皮肤损伤，经过止血、炎症、细胞增殖、成熟和重塑四个阶段，可恢复到皮肤组织中。

 

然而，感染的皮肤伤口可能会导致长期疼痛、残疾，甚至危及生命的疾病。天然生物活性化合物，如精油、黄酮类、萜类、皂苷和酚类化合物，已被探索用于对抗细菌感染和促进伤口愈合。

 

姜黄素(CUR)是一种低相对分子质量的多酚类物质，具有良好的抗氧化、抗增殖、抗菌、抗癌、抗炎等生物学功能，有利于伤口愈合。然而，由于其水溶性差、化学不稳定性高、生物半衰期短、生物利用度低等缺点，阻碍了其在食品、医药等领域的广泛应用。

 

因此，开发新的载药和释药方法对提高药物的稳定性和生物利用度具有重要意义。

 

02共价有机骨架封装姜黄素

 

到目前为止，已经开发了基于纳米技术的策略，将Cur封装到纳米颗粒、纳米乳剂、纳米凝胶和纳米纤维等递送系统中。

 

尤其是纳米共价有机骨架(COF)，作为一类新兴的多孔性结晶聚合物，在过去的十年里引起了人们的极大关注。COF的高度有序结构可以利用网状骨架化学精心设计，并通过强共价键进行实验合成。

 

完全由轻元素(H、C、N、O、B)制备的COF具有大的比表面积、高的热稳定性、良好的生物相容性和良好的生物降解性，在气体储存和分离、能量储存、催化、光伏、传感器和环境处理等方面引起了人们的极大兴趣。

 

作为一类新兴的多功能纳米试剂，COFS近年来在生物医学领域显示出良好的应用前景，例如在光动力治疗和药物输送方面。最近的研究表明，基于COF的高载药量(LC)和高效的药物释放载体。

 

此外，由于可逆共价键在酸性条件下容易质子化，COF已被开发为智能的pH响应型释放载体。特别是，细菌感染后，由于菌株生长过程中分泌乳酸和醋酸，微环境会酸化(pH 5.5)。

 

因此，pH触发的基于COF的药物传递系统可以在伤口对病原体感染的直接反应中被激活。此外，将载药的COF引入纳米纤维膜(NFMS)中，以提高其热稳定性、力学性能和用于伤口愈合的生物相容性，具有重要意义。

 

03文章详情

 

基于上述难题，浙江大学生物系统工程与食品科学学院张辉教授报道了一种简便的一锅法原位制备CUR负载TAPB-DMTA-COFS，并通过静电纺丝将其接枝到聚己内酯(PCL)纳米纤维膜(CUR@COF/PCL NFMS)中，以开发一种智能的CUR pH响应释放材料。PCL是一种人工合成的生物聚合物，由于其良好的生物降解性和生物相容性，在生物医学领域得到了广泛的应用。

 

对复合纳米纤维的形态、热性能和力学性能进行了表征。测定了CUR在不同pH条件下的释放曲线，以及抗氧化剂和抑菌剂的活性。此外，还进行了体外细胞毒性试验，以评价复合NFMS的生物相容性。

 

最后，在动物皮肤缺损模型上，通过伤口收缩、组织病理学评价和免疫荧光染色，研究了CUR@COF/PCL NFMS的体内伤口愈合性能。

 

04图文解析

 

图1. (A)COF和(B)Cur@COF的扫描电子显微镜图像。(C)COF和(D)CUR@COF的电子显微镜图像。(E)FTIR光谱；(F)CUR、COF和CUR@COF的X射线衍射图。(G)CoF和(H)CUR@CoF的XPS谱。(I)COF和CUR@COF的氮气吸附/脱附等温线。

 

图2. (A)PCL、(B)5CUR@COF/PCL和(C)10CUR@COF/PCL纳米纤维的扫描电子显微镜图像。(D)PCL、(E)5CUR@COF/PCL和(F)10CUR@COF/PCL纳米纤维的电子显微镜图像。(G−I)10CUR@COF/PCL纳米纤维中碳、氮和氧的元素图谱。

 

图3. (A)FTIR光谱，(B)TGA，和(C)PCL和CUR@COF/PCL NFMS的差示扫描量热(DSC)曲线。力学性能(D)应力-−应变曲线，(E)拉伸强度，和(F)弹性模数。(G)PCL和CUR@COF/PCL NMFS的水接触角的动态图像。(H)PCL和CUR@COF/PCL NFMS的溶胀性能和失重曲线。

 

图4.在pH 7.4、6.5和5.0条件下，CUR从CUR@COF/PCL NMFS中的释放曲线(插图：酸性(上)和中性(下)条件下CUR@COF的图解结构)。

 

图5金黄色葡萄球菌和(B)大肠杆菌在PCL、5CUR@COF/PCL和10CUR@COF/PCL NFMS中的生长曲线。(C)照片和(D)金黄色葡萄球菌和大肠杆菌对PCL、5CUR@COF/PCL和10CUR@COF/PCL NFMS的抑制率。(E)DPPH自由基抑制和(F)ABTS自由基抑制PCL、5CuR@COF/PCL和10CUR@COF/PCL NFMS。

 

图6. L929细胞与(a，e)Cur@COF(COF)，(b，f)PCL NFM，(c，g)5CUR@COF/PCL NFM和(d，h)10CUR@COF/PCL NFM孵育24小时和48小时后的细胞活力。L929细胞与CuR@COF(COF)，PCL NFM，5CUR@COF/PCL NFM和10CUR@COF/PCL NFM孵育24 h和48 h(Calcein-AM：活细胞，绿色荧光；PI：死亡细胞，红色荧光)。比例尺：200μm。

 

图7。(A)对照组、PCL组和10CUR@COF/PCL组在第3、7和14天伤口愈合过程的照片。(b，e)对照组、(c，f)PCL组和(d，g)10CUR@COF/PCL组(绿色：第0天；黄色：第3天；蓝色：第7天；红色：第14天)在第3、7、14天模拟创面闭合痕迹和伤口收缩。

 

图8。(A)对照组(Tegaderm膜)、PCL组和10CUR@COF/PCL组在第3、7和14天进行组织学染色评价创面愈合情况。(B) 肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α，绿色)和(C)血管内皮生长因子(VEGFR，绿色)在第7天和第14天在创面组织中的免疫荧光染色照片。(D) 肿瘤坏死因子α和(E)血管内皮生长因子的相对荧光面积百分比的统计数据。对照组(Tegaderm膜)第7天的定量数据为100%。

 

05结论

 

综上所述，该研究首次通过一种简便、绿色的方法成功地构建了一种新型的纳米复合纤维膜。由于TAPBDMTA-COF结构的结晶性和多孔性，具有pH响应性的降解性能，通过宿主−客体席夫碱反应可以有效地原位负载姜黄素，并表现出pH触发的药物释放行为。

 

一系列理化表征技术证实，姜黄素成功加载到TAPB-DMTA-COF中，CUR@COFs成功嵌入到PCL纳米纤维中，提高了热稳定性和力学性能。CUR的缓释以Fickian扩散为主，具有抗菌和抗氧化作用。

 

因此，合成的具有良好生物相容性的CUR@COF/PCL NFMS减少了炎症因子的表达，促进了血管生成，加速了伤口的愈合过程。总体而言，这项工作为开发基于TAPBDMTA-COF的创面愈合应用智能pH响应型药物释放平台提供了一条替代路线。

 

文献链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c19754