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

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

1. 簡單混合：將預(yù)合成的MOFs與水凝膠混合，形成復(fù)合材料。

2. 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。

3. 原位生長：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)模化生產(chǎn)和臨床應(yīng)用：解決MOFs和水凝膠復(fù)合材料的規(guī)模化生產(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。