石墨烯 oxide - 壳聚糖纳米复合材料联合胎牛血清促进大鼠全层皮肤伤口愈合的再生潜力研究

Hussein 等团队在《BMC Veterinary Research》(2025, DOI:10.1186/s12917-025-04721-z)发表研究，探讨了石墨烯 oxide(GO)- 壳聚糖(CTS)纳米复合材料联合胎牛血清(FBS)对大鼠全层皮肤伤口愈合的促进作用。通过材料表征、细胞相容性测试及体内实验发现，该复合材料具有良好的生物相容性，与 FBS 联合使用可显著提高伤口闭合率(21 天达 91.5%)，促进新生血管形成、上皮再生及胶原沉积，甚至诱导皮肤附属器再生，为皮肤组织工程提供了新型候选材料。

简介

皮肤作为人体最大的器官，具有屏障保护、体温调节等重要功能，其伤口愈合是一个涉及炎症、增殖、重塑的复杂过程。延迟愈合或不愈合伤口不仅影响生活质量，还带来沉重的医疗负担。组织工程技术通过构建生物材料支架模拟微环境，成为促进伤口愈合的重要策略。本研究中，GO 因高亲水性、生物相容性及促进细胞活性的特性，与具有抗菌性和 biodegradability 的 CTS 复合，再结合富含生长因子的 FBS，旨在协同增强伤口修复能力，为临床难愈性伤口治疗提供新思路。

研究背景

传统伤口治疗面临感染风险高、愈合速度慢等挑战。GO 作为二维纳米材料，在组织工程中因能促进细胞黏附、增殖而受关注;CTS 作为天然多糖，具有良好的生物相容性和抗菌性，常被用作支架材料;FBS 则因含丰富生长因子(如 EGF、PDGF)，可刺激细胞迁移和增殖。然而，GO-CTS 复合材料与 FBS 联合应用于伤口愈合的协同效应尚未明确。本研究通过体外细胞实验和大鼠全层伤口模型，系统评估该组合的再生潜力，填补了相关研究空白。

实验结果

图 1：GO-CTS 纳米复合材料的表征

该图通过 X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对 GO-CTS 复合材料进行结构与成分分析。XRD 图谱显示 GO 在 10.9° 处有特征峰，对应(002)晶面，层间距为 0.9 nm，证实氧化石墨成功转化为 GO;TEM 图像显示 GO 为透明、褶皱的少层二维结构，利于与 CTS 结合;FT-IR 光谱表明 GO 的 O-H(3280 cm⁻¹)、C=O(1640 cm⁻¹)与 CTS 的 O-H(3300 cm⁻¹)、C-O(1020 cm⁻¹)特征峰共存，且 C=O 峰位移提示两者通过氢键相互作用。

图 2：细胞相容性评估(MTT assay 结果)

该图展示了 GO-CTS、FBS 及 GO-CTS/FBS 对人内皮细胞(EA.hy926)和小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)的活力影响。结果显示，GO-CTS 处理组内皮细胞活力达 99.2%±5.7%，成纤维细胞达 110.5%±3.9%，与阴性对照无显著差异，证实材料无细胞毒性;FBS 组和成纤维细胞 + FBS 组活力更高(分别为 118.2%±2.1% 和 121.4%±4.4%)，表明 FBS 可增强细胞增殖，且与 GO-CTS 协同作用更显著。

图 3：体内伤口闭合情况评估

该图呈现了大鼠背部 8 mm 全层皮肤缺损模型在 0、7、21 天的伤口外观及闭合率量化结果。21 天时，GO-CTS/FBS 组伤口闭合率最高(91.5%±1.03%)，显著高于 GO-CTS 组(85.5%±0.56%)、FBS 组(87.5%±1.75%)和对照组;且 GO-CTS/FBS 组伤口区域可见毛发再生，提示修复效果更优。

图 4：伤口组织的上皮再生与真皮修复(H&E 染色)

该图通过 H&E 染色观察不同时间点伤口的上皮与真皮修复情况。21 天时，GO-CTS/FBS 组上皮间隙完全闭合，形成完整复层上皮，伴随毛囊和皮脂腺等皮肤附属器再生;GO-CTS 组和 FBS 组上皮层较薄，结构不完整;对照组仍存在明显上皮间隙，组织再生延迟。

图 5：伤口愈合过程中的炎症反应与血管生成量化分析

该图量化分析了上皮间隙、炎症细胞计数、新生血管数量及直径的变化。7 天时，GO-CTS 和 GO-CTS/FBS 组炎症细胞浸润增加(利于清创)，21 天时炎症消退;新生血管数量在 7 天时显著高于对照组，21 天时因愈合成熟而减少，且 GO-CTS/FBS 组血管直径更大，提示血供更充足。

图 6：伤口组织的胶原沉积与肉芽组织形成(Gomori 三色染色)

该图通过 Gomori 三色染色评估胶原沉积与肉芽组织情况。21 天时，GO-CTS/FBS 组胶原纤维致密排列，占比达 80% 以上，肉芽组织厚度评分最高(3 分，完全形成);GO-CTS 组和 FBS 组胶原占比及肉芽组织厚度次之;对照组胶原稀疏，肉芽组织发育不良。

研究结论

本研究证实 GO-CTS 纳米复合材料具有良好的生物相容性，与 FBS 联合使用可通过以下机制促进伤口愈合：

材料协同作用：GO 的二维结构提供细胞黏附支架，CTS 的抗菌性减少感染风险，FBS 的生长因子加速增殖和血管生成。

多阶段促进：早期增强炎症清除和血管形成，中期促进上皮再生和胶原沉积，后期诱导皮肤附属器重建。

该组合为皮肤组织工程提供了高效候选方案，但需进一步研究材料降解性及在糖尿病、烧伤等复杂伤口模型中的效果。