综述：硅基纳米材料在慢性伤口愈合中的机制、治疗应用及临床前景

　　本综述系统阐述了硅基纳米系统（SNPs）作为先进药物递送平台在慢性伤口治疗中的多重优势，包括卓越载药能力、刺激响应释放和高度可定制的功能化特性。文章深入探讨了其通过抗菌（如MSNs）、抗炎、抗氧化（清除ROS）、促血管生成（上调VEGF/CD31/α-SMA）及促进细胞增殖与ECM沉积等多机制协同作用，显著加速糖尿病足溃疡（DFU）等慢性伤口愈合，并前瞻性指出其临床转化面临的挑战与智能化、个性化发展方向。

　　

伤口愈合的病理生理学与临床挑战

皮肤作为人体与外界直接接触的最大器官，在免疫、感觉和保护中发挥关键作用。慢性伤口因糖尿病、肥胖及外部物理损伤等因素呈显著上升趋势，其愈合过程常停滞于炎症阶段，伴有过量活性氧（ROS）、持续感染、血管生成不足及细胞外基质（ECM）降解等特征。在美国，慢性伤口影响约1050万医疗保险受益者，年治疗成本超250亿美元，成为重大临床挑战。

硅基纳米材料的分类与结构特性

硅基纳米材料主要包括无孔和介孔（孔径2-50 nm）两类，其中介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）因有序多孔结构、高比表面积和易功能化特点，成为药物递送的理想载体。根据组装策略，MSNs复合物可分为五类：I型（硅核功能壳）、II型（孔道负载功能组分）、III型（表面修饰）、IV型（功能核硅壳）和V型（Janus各向异性结构）。通过掺杂银、铋、镁等元素或与聚合物、肽链杂交，可进一步赋予材料抗菌、抗氧化及促血管生成等多功能特性。

抗菌机制：物理屏障与活性释放

硅基纳米系统通过物理吸附与化学释放协同抗菌。例如，花粉状尖刺结构硅载体（SiNPs-Ag-Van）增强细菌表面粘附，促进万古霉素与纳米银局部释放；银-铋介孔硅（Ag-Bi@SiO₂）通过光热效应加速银离子释放，有效抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）；硅基银枝晶纳米森林（Ag-DNFs/Si）凭借锋利纳米刃结构物理破坏细菌膜。功能化系统如谷胱甘肽修饰硅载体（Res_GSH@SNP）可靶向生物膜，诱导ROS爆发导致DNA降解，实现协同杀菌。

炎症调控：巨噬细胞极化与因子平衡

慢性伤口微环境中M1型巨噬细胞过度活化促发炎症停滞。硅基材料通过载药（如布洛芬、槲皮素）或离子释放（Mg²⁺）下调IL-6、TNF-α等促炎因子，同时促进M2型极化分泌IL-10、VEGF等修复因子。镁掺杂二氧化硅生物玻璃纳米纤维膜通过镁离子释放抑制M1标志物表达，而MSNs负载水凝胶（CP@SiO₂）显著提升抗炎M2比例，加速肌腱愈合。

抗氧化作用：清除ROS与增强内源防御

过量ROS破坏细胞结构并阻碍修复进程。单宁酸修饰硅纳米颗粒（TA-SNPs）展现显著自由基清除能力；硅离子（Si⁴⁺）通过增强超氧化物歧化酶（SOD1）活性提升细胞抗氧化防御；功能化设计如谷胱甘肽硅载体（GSH@SNPs）靶向递送白藜芦醇，协同消除ROS并破坏细菌代谢平衡。

促血管生成：离子效应与精准递送

硅离子直接上调VEGF、CD31和α-SMA表达，促进内皮细胞增殖与毛细血管形成。短二氧化硅纳米纤维混合磷酸三钙（TCPx@SSF）气凝胶持续释放Si⁴⁺，激活血管生成相关基因；聚乙烯亚胺（PEI）修饰MSNs搭载YIGSR肽靶向内皮细胞，精准递送miR-146a抑制剂，显著增强血管网络重建；空心硅纳米颗粒（HSNs）负载RL-QN15肽并嵌入锌藻酸盐 hydrogel，协同调控 angiogenesis 与炎症消退。

细胞行为调控：粘附、迁移与增殖

精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）功能化MSNs通过密度调控（1.06–5.32 nmol/cm2）显著增强干细胞粘附与铺展；硅基复合材料（如SiO₂/MgO）抑制细菌生物膜形成的同时促进成纤维细胞增殖；定向多孔复合膜（DS-PL）通过控释二甲基草酰甘氨酸（DMOG）与Si离子，加速人脐静脉内皮细胞（HUVEC）迁移与基因表达。三维打印硅掺杂无定形磷酸钙（Si-ACP/PM）支架凭借孔隙结构支持L929细胞高效增殖。

细胞外基质沉积：胶原合成与组织重塑

硅离子作为糖胺聚糖（GAGs）和蛋白聚糖（PGs）的组分，通过生物交联增强ECM结构与弹性。硅掺杂支架持续释放Si⁴⁺促进胶原沉积与再上皮化；明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）/透明质酸甲基丙烯酰胺（HAMA）/MSNs@Artemisia extract hydrogel 加速上皮再生与胶原重组；双网络硅基水凝胶显著改善糖尿病伤口胶原排列与组织成熟度。

多机制协同与临床转化前景

多功能集成系统如γ-聚谷氨酸微针（MN）搭载Ag@MSNs@CeO₂核心壳纳米粒，同步实现抗菌、抗氧化、巨噬细胞调控、血管生成与胶原沉积，诱导多再生位点形成；含硅酸盐生物陶瓷（Nagelschmidtite, NAGEL）纳米纤维激活上皮-间质转化（EMT）与内皮-间质转化（EndMT）通路，协同促进糖尿病伤口修复。目前硅胶纤维（SGF）敷料等产品已用于临床，显示愈合时间缩短与换药频率降低优势，但长效安全性、规模化生产与个体化治疗仍是未来攻关重点。智能化敷料集成传感与远程调控技术，结合光热/光动力等联合策略，将推动硅基纳米系统向精准医疗时代迈进。