金屬-有機框架-水凝膠復合材料在傷口愈合中的應用:材料設計、治療策略

圖1| MOFs的生物醫學應用。

MOFs和水凝膠的特性

• MOFs：具有高孔隙率、大比表面積、可調孔徑和化學穩定性，適用于藥物遞送、生物傳感和傷口愈合。

• 水凝膠：具有生物相容性、保濕性、柔軟性和多孔結構，能夠模擬細胞外基質（ECM），促進細胞黏附和增殖。

  

圖2| 生物醫學領域MOF的特點。

MOFs和水凝膠的制備方法

1. 簡單混合：將預合成的MOFs與水凝膠混合，形成復合材料。

2. 共價結合：通過化學鍵將MOFs與水凝膠網絡連接，提高復合材料的穩定性。

3. 原位生長：在水凝膠基質中原位合成MOFs，確保均勻分布和緊密結合。

MOF-水凝膠復合材料的功能

• 抗菌和抗炎活性：MOF-水凝膠復合材料可以釋放抗菌劑和抗炎藥物，減少感染和炎癥反應。

• 促進傷口愈合：通過模擬ECM，促進細胞增殖和遷移，加速傷口閉合。

• 生物相容性：水凝膠的生物相容性確保了復合材料在體內的安全性和有效性。

應用實例

• 自驅動降解MOF-水凝膠：通過簡單的混合或共價結合制備的MOF-水凝膠，具有自驅動降解特性，能夠逐步釋放藥物，促進傷口愈合。

• 光驅動抗菌療法：結合光敏劑的MOF-水凝膠，在光照下產生ROS，實現高效的抗菌效果。

  

  圖3|（a） 感染性燒傷傷口愈合進展的示意圖（細菌入侵、巨噬細胞極化和促炎藥物釋放細胞因子。（b） 描繪GelMA/HA-E中非正則途徑激活的圖示

  
  

• 微環境驅動的非愈合傷口管理：利用傷口微環境中的ROS和葡萄糖，激活MOF-水凝膠，釋放抗菌劑和調節氧化應激。

挑戰與未來方向

• 生物相容性和降解性：確保MOFs在體內的生物相容性和可控降解。

• 機械性能和自修復能力：提高復合材料的機械性能和自修復能力，以適應傷口的動態變化。

• 規模化生產和臨床應用：解決MOFs和水凝膠復合材料的規模化生產問題，推動其臨床應用。

結論

MOFs和水凝膠的結合為傷口愈合提供了新的策略和解決方案。通過合理設計和優化制備方法，可以開發出具有多種功能的復合材料，提高傷口愈合的效率和質量。未來的研究應集中在解決生物相容性、機械性能和規模化生產等挑戰，以實現MOF-水凝膠復合材料的臨床應用。