金屬-有機(jī)框架-水凝膠復(fù)合材料在傷口愈合中的應(yīng)用:材料設(shè)計(jì)、治療策略

更新時(shí)間：2025-03-05 點(diǎn)擊次數(shù)：170

傷口愈合是一個(gè)涉及多個(gè)階段的復(fù)雜生物過程，包括止血、炎癥、增殖和組織重塑。對(duì)于慢性傷口，尤其是糖尿病患者的傷口，治療過程往往充滿挑戰(zhàn)，需要開發(fā)更有效的治療方法。近年來，金屬-有機(jī)框架（MOFs）和水凝膠因其的物理和化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。MOFs具有高孔隙率和大比表面積，適用于藥物遞送和抗菌應(yīng)用，而水凝膠則因其生物相容性和保濕性被廣泛用于傷口護(hù)理。將MOFs與水凝膠結(jié)合，可以創(chuàng)造協(xié)同效應(yīng)，提高傷口愈合的效率。本文將探討MOFs和水凝膠復(fù)合材料在傷口愈合中的應(yīng)用，包括其設(shè)計(jì)、治療策略和未來發(fā)展方向。

圖1| MOFs的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

MOFs和水凝膠的特性

MOFs：具有高孔隙率、大比表面積、可調(diào)孔徑和化學(xué)穩(wěn)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(jié)構(gòu)，能夠模擬細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），促進(jìn)細(xì)胞黏附和增殖。

圖2| 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域MOF的特點(diǎn)。

MOFs和水凝膠的制備方法

簡(jiǎn)單混合：將預(yù)合成的MOFs與水凝膠混合，形成復(fù)合材料。
共價(jià)結(jié)合：通過化學(xué)鍵將MOFs與水凝膠網(wǎng)絡(luò)連接，提高復(fù)合材料的穩(wěn)定性。
原位生長(zhǎng)：在水凝膠基質(zhì)中原位合成MOFs，確保均勻分布和緊密結(jié)合。

MOF-水凝膠復(fù)合材料的功能

抗菌和抗炎活性：MOF-水凝膠復(fù)合材料可以釋放抗菌劑和抗炎藥物，減少感染和炎癥反應(yīng)。
促進(jìn)傷口愈合：通過模擬ECM，促進(jìn)細(xì)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(fù)合材料在體內(nèi)的安全性和有效性。

應(yīng)用實(shí)例

自驅(qū)動(dòng)降解MOF-水凝膠：通過簡(jiǎn)單的混合或共價(jià)結(jié)合制備的MOF-水凝膠，具有自驅(qū)動(dòng)降解特性，能夠逐步釋放藥物，促進(jìn)傷口愈合。
光驅(qū)動(dòng)抗菌療法：結(jié)合光敏劑的MOF-水凝膠，在光照下產(chǎn)生ROS，實(shí)現(xiàn)高效的抗菌效果。
圖3|（a）感染性燒傷傷口愈合進(jìn)展的示意圖（細(xì)菌入侵、巨噬細(xì)胞極化和促炎藥物釋放細(xì)胞因子。（b）描繪GelMA/HA-E中非正則途徑激活的圖示
微環(huán)境驅(qū)動(dòng)的非愈合傷口管理：利用傷口微環(huán)境中的ROS和葡萄糖，激活MOF-水凝膠，釋放抗菌劑和調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激。

挑戰(zhàn)與未來方向

生物相容性和降解性：確保MOFs在體內(nèi)的生物相容性和可控降解。
機(jī)械性能和自修復(fù)能力：提高復(fù)合材料的機(jī)械性能和自修復(fù)能力，以適應(yīng)傷口的動(dòng)態(tài)變化。
規(guī)?；a(chǎn)和臨床應(yīng)用：解決MOFs和水凝膠復(fù)合材料的規(guī)?；a(chǎn)問題，推動(dòng)其臨床應(yīng)用。

結(jié)論

MOFs和水凝膠的結(jié)合為傷口愈合提供了新的策略和解決方案。通過合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化制備方法，可以開發(fā)出具有多種功能的復(fù)合材料，提高傷口愈合的效率和質(zhì)量。未來的研究應(yīng)集中在解決生物相容性、機(jī)械性能和規(guī)模化生產(chǎn)等挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)MOF-水凝膠復(fù)合材料的臨床應(yīng)用。