Wound infection remains a critical challenge in clinical practice, frequently leading to delayed healing and increased risks of complications. Herein, we first screened silver nanowires (Ag NWs) with excellent antibacterial, antioxidant, and cell migration-promoting properties from silver-based nanomaterials with distinct dimensional morphologies, including Ag nanowires (NWs), Ag nanoparticles (NPs), nitrogen-doped graphene (NGC) supported Ag nanoparticles (Ag NPs/NGC), and Ag single atoms (Ag1/NGC), as candidates for wound dressing applications. To further enhance therapeutic efficacy, we developed a composite film (Ag NWs@SF) by incorporating Ag NWs into silk fibroin (SF). Under near-infrared light, it generates localized heat to provide a synergistic antibacterial effect to accelerate wound healing. Interestingly, the robust electrical stimulation responsiveness of Ag NWs endows the film with the potential for real-time wound monitoring. This composite film demonstrates outstanding antibacterial activity against common wound pathogens, which maintains biocompatibility and fostering tissue regeneration. In vitro and in vivo studies reveal that the Ag NWs@SF membrane accelerates wound closure by stimulating cell migration, mitigating bacterial infection, and reducing inflammatory responses. These findings offer a novel approach for effective clinical wound management, potentially addressing the unmet clinical needs in infection combating and wound healing promoting.
伤口感染仍是临床实践中的关键挑战，常导致愈合延迟并增加并发症风险。尽管已有多种银基纳米材料被研究用于创面敷料，但如何平衡高效抗菌与组织再生能力仍是一个未解难题。本研究旨在筛选出兼具优异抗菌、抗氧化及促进细胞迁移特性的理想候选材料，以解决当前感染性伤口治疗中缺乏多功能一体化解决方案的临床需求。通过系统评估不同维度形貌的银基纳米材料，我们致力于开发一种能够同时实现快速杀菌和加速组织修复的新型生物敷料，从而改善患者的预后并降低医疗负担。
本研究首先从包括银纳米线（Ag NWs）、银纳米颗粒（Ag NPs）、氮掺杂石墨烯负载银纳米颗粒（Ag NPs/NGC）以及单原子银（Ag1/NGC）在内的多种材料中进行了筛选实验，最终确定银纳米线具有最优异的综合性能。为进一步提升治疗效果，我们设计并制备了一种复合薄膜 Ag NWs@SF，将银纳米线整合到丝素蛋白（SF）基质中。该复合材料不仅保留了银纳米线的固有特性，还利用近红外光照射产生局部热效应，从而提供协同抗菌作用以加速伤口愈合过程。此外，银纳米线独特的电刺激响应性被巧妙利用，赋予薄膜实时监测伤口状态的潜在功能，实现了治疗与监控的有机结合。
体外和体内研究结果证实，Ag NWs@SF 膜展现出针对常见伤口病原体的卓越抗菌活性，同时保持了良好的生物相容性并促进了组织再生。该材料通过刺激细胞迁移、减轻细菌感染以及降低炎症反应等多重机制，显著加速了伤口的闭合过程。近红外光诱导的热疗与银纳米线的固有抗菌特性产生了协同效应，有效清除了感染源。值得注意的是，材料的电学响应能力使其能够作为智能传感器实时反映伤口微环境的变化，为临床医生提供了宝贵的动态监测数据，这种多功能集成在现有敷料中极为罕见且具有重要科学价值。
本研究发现提供了一种创新性的临床伤口管理策略，有望解决抗感染和促进愈合方面的未满足需求。尽管该复合膜表现出优异的性能，但其在长期体内稳定性及大规模生产一致性方面仍需进一步验证。未来的工作将聚焦于优化近红外光照射参数以最大化治疗效果并最小化对正常组织的潜在热损伤，同时探索不同伤口类型下的适用性扩展。此外，深入解析银纳米线在复杂生物环境中的降解行为及其与宿主免疫系统的长期相互作用也是后续研究的关键方向，旨在推动该材料从实验室走向更广泛的临床应用。
L'infection des plaies demeure un défi critique dans la pratique clinique, entraînant fréquemment une cicatrisation retardée et augmentant les risques de complications. Malgré l'existence de diverses nanomatériaux à base d'argent pour le pansement, trouver un équilibre entre une activité antibactérienne efficace et la régénération tissulaire reste complexe. Cette étude vise à identifier des candidats idéaux dotés non seulement d'excellentes propriétés antimicrobiennes mais aussi antioxydantes et capables de promouvoir la migration cellulaire. L'objectif principal est de développer un pansement multifonctionnel capable de combattre l'infection tout en accélérant le processus de guérison, répondant ainsi aux besoins cliniques non satisfaits dans la gestion des plaies infectées.
Nous avons d'abord effectué une sélection rigoureuse parmi plusieurs nanomatériaux à base d'argent présentant des morphologies dimensionnelles distinctes : les nanofils d'argent (Ag NWs), les nanoparticules d'argent (Ag NPs), les nanoparticules d'argent supportées sur graphène dopé à l'azote (Ag NPs/NGC) et les atomes uniques d'argent (Ag1/NGC). Les résultats ont mis en évidence la supériorité des nanofils d'argent. Pour optimiser l'efficacité thérapeutique, nous avons conçu un film composite Ag NWs@SF intégrant ces nanofils dans une matrice de fibroïne de soie (SF). Sous irradiation par lumière proche infrarouge, ce matériau génère une chaleur localisée offrant un effet antibactérien synergique. De plus, la réponse robuste aux stimulations électriques des Ag NWs confère au film le potentiel d'une surveillance en temps réel de l'état de la plaie.
Les études in vitro et in vivo démontrent que le membrane Ag NWs@SF possède une activité antibactérienne exceptionnelle contre les pathogènes courants, tout en maintenant une excellente biocompatibilité favorisant la régénération tissulaire. Le mécanisme d'action repose sur l'accélération de la fermeture des plaies par stimulation de la migration cellulaire, la mitigation de l'infection bactérienne et la réduction des réponses inflammatoires. La combinaison du traitement thermique induit par lumière proche infrarouge avec les propriétés intrinsèques des nanofils crée une synergie puissante pour éliminer les agents pathogènes. Cette capacité à fournir un monitoring dynamique via sa réponse électrique représente une avancée significative, permettant d'adapter le traitement en fonction de l'évolution du microenvironnement de la plaie.
Ces résultats offrent une approche novatrice pour la gestion clinique des blessures, adressant potentiellement les besoins non satisfaits dans la lutte contre les infections et la promotion de la cicatrisation. Bien que prometteuse, cette technologie nécessite encore d'être évaluée sur sa stabilité à long terme in vivo ainsi que sur son reproductibilité lors de la production à grande échelle. Les travaux futurs se concentreront sur l'optimisation des paramètres d'éclairage pour maximiser l'efficacité thérapeutique tout en minimisant les dommages thermiques potentiels aux tissus sains, et exploreront sa pertinence dans divers types de plaies cliniques. L'étude approfondie du comportement de dégradation des nanofils d'argent dans un environnement biologique complexe et leurs interactions à long terme avec le système immunitaire hôte constituera également une priorité pour faciliter leur transition vers l'utilisation clinique généralisée.
創傷感染は臨床現場における重要な課題であり、治癒の遅延や合併症リスクの上昇を頻繁に引き起こしています。銀ベースナノ材料を用いた創傷被覆材の開発が進む中で、高い抗菌活性と組織再生能力とのバランスを保つことは依然として困難な問題です。本研究では、優れた抗菌性、抗酸化作用および細胞移動促進特性を併せ持つ理想的な候補材料を選定し、感染性創傷治療における多機能一体化ソリューションの欠如という未解決課題に対処することを目指しました。異なる次元形態を持つ銀基ナノ材料から最適な素材を選び出し、迅速な殺菌と組織修復加速を同時に実現する新型生体被覆材を開発することで、患者予後の改善および医療負担の軽減を図ります。
本研究ではまず、銀ナノワイヤー（Ag NWs）、銀ナノ粒子（Ag NPs）、窒素ドープグラフェン支持銀ナノ粒子（Ag NPs/NGC）、単原子銀（Ag1/NGC）など、異なる次元形態を持つ複数の材料から選定実験を行いました。その結果、銀ナノワイヤーが最も優れた総合性能を有することが確認されました。治療効果をさらに向上させるため、これらの銀ナノワイヤーをシルクフィブロイン（SF）マトリックスに組み込んだ複合薄膜 Ag NWs@SF を設計・作製しました。この材料は近赤外光照射により局所的な熱を発生させ、創傷治癒プロセスを加速する相乗抗菌効果を提供します。さらに、銀ナノワイヤーの電気刺激応答性の強さを巧みに利用し、薄膜に傷口状態のリアルタイムモニタリング機能を付与することで、治療と監視の有機的な統合を実現しました。
体外および体内研究の結果、Ag NWs@SF 膜は一般的な創傷病原体に対する卓越した抗菌活性を示す一方で、優れた生体適合性を維持し組織再生を促進することが確認されました。この材料は細胞移動の刺激、細菌感染の軽減、炎症反応の低下という複数のメカニズムを通じて、傷口閉鎖を著しく加速します。近赤外光誘導熱療法と銀ナノワイヤー固有の抗菌特性が相乗効果を発揮し、感染源を効果的に除去しました。特に注目すべきは、材料の電気的特性応答能力により創傷微小環境の変化をリアルタイムで反映できるセンサーとして機能する点であり、これは既存の被覆材では極めて稀かつ科学的価値の高い多機能集積です。
本研究で見出された革新的な臨床的傷口管理戦略は、抗感染および治癒促進における未解決ニーズへの対応が期待されます。この複合膜は優れた性能を示していますが、長期体内安定性や大量生産時の一貫性についてはさらなる検証が必要です。今後の研究では、治療効果を最大化し正常組織への潜在的熱損傷を最小化するために近赤外光照射パラメータの最適化に焦点を当てるとともに、異なる創傷タイプにおける適用性の拡大を探求します。さらに、複雑な生物環境下での銀ナノワイヤーの分解挙動と宿主免疫系との長期的相互作用の詳細解析も今後の重要な方向性であり、この材料が実験室からより広範な臨床応用へと移行するための基盤を築くことを目指しています。
La infección de heridas sigue siendo un desafío crítico en la práctica clínica, que frecuentemente conduce a una cicatrización retardada y aumenta los riesgos de complicaciones. A pesar del desarrollo de diversos nanomateriales basados en plata para apósitos, encontrar el equilibrio entre una actividad antibacteriana efectiva y la regeneración tisular permanece como un problema complejo sin resolver. Este estudio tiene como objetivo identificar candidatos ideales que posean no solo excelentes propiedades antimicrobianas sino también antioxidantes y capaces de promover la migración celular. El propósito principal es desarrollar un apósito multifuncional capaz de combatir la infección mientras acelera el proceso de curación, respondiendo así a las necesidades clínicas insatisfechas en el manejo de heridas infectadas.
En primer lugar, realizamos una selección rigurosa entre varios nanomateriales basados en plata con morfologías dimensionales distintas: alambres nanoestructurados de plata (Ag NWs), nanopartículas de plata (Ag NPs), nanopartículas de plata soportadas sobre grafeno dopado con nitrógeno (Ag NPs/NGC) y átomos únicos de plata (Ag1/NGC). Los resultados destacaron la superioridad de los alambres nanoestructurados. Para optimizar la eficacia terapéutica, diseñamos una película compuesta Ag NWs@SF que integra estos nanocables en una matriz de fibroína de seda (SF). Bajo irradiación con luz infrarroja cercana, este material genera calor localizado ofreciendo un efecto antibacteriano sinérgico. Además, la robusta respuesta a estímulos eléctricos de los Ag NWs confiere al film el potencial para monitorear en tiempo real el estado de la herida.
Los estudios in vitro e in vivo demuestran que la membrana Ag NWs@SF posee una actividad antibacteriana excepcional contra patógenos comunes, manteniendo simultáneamente una excelente biocompatibilidad y promoviendo la regeneración tisular. El mecanismo de acción se basa en acelerar el cierre de heridas mediante estimulación de migración celular, mitigando infecciones bacterianas y reduciendo respuestas inflamatorias. La combinación del tratamiento térmico inducido por luz infrarroja cercana con las propiedades intrínsecas de los nanocables crea una sinergia poderosa para eliminar agentes patógenos. Esta capacidad de proporcionar monitoreo dinámico a través de su respuesta eléctrica representa un avance significativo, permitiendo adaptar el tratamiento según la evolución del microentorno de la herida.
Estos resultados ofrecen un enfoque innovador para el manejo clínico de heridas, abordando potencialmente las necesidades no satisfechas en la lucha contra infecciones y promoción de cicatrización. Aunque prometedora, esta tecnología requiere aún ser evaluada por su estabilidad a largo plazo in vivo así como su reproducibilidad durante la producción a gran escala. Los trabajos futuros se centrarán en optimizar los parámetros de iluminación para maximizar la eficacia terapéutica minimizando daños térmicos potenciales a tejidos sanos, y explorarán su pertinencia en diversos tipos de heridas clínicas. El estudio profundo del comportamiento de degradación de nanocables de plata en un entorno biológico complejo y sus interacciones a largo plazo con el sistema inmune huésped constituirá también una prioridad para facilitar su transición hacia uso clínico generalizado.
تظل عدوى الجروح تحدياً حاسماً في الممارسة السريرية، وغالباً ما تؤدي إلى تأخر الشفاء وزيادة مخاطر المضاعفات. على الرغم من وجود العديد من المواد النانوية القائمة على الفضة قيد الدراسة لتطبيقات الضمادات، إلا أن كيفية تحقيق التوازن بين فعالية مضادة للبكتيريا وقدرات تجديد الأنسجة لا تزال مسألة غير محلولة. تهدف هذه الدراسة إلى اختيار المرشحين المثاليين الذين يتمتعون بخصائص ممتازة مضادة للميكروبات ومضادة للأكسدة وتعزز هجرة الخلايا، لمعالجة الحاجة السريرية غير الملباة لحلول متكاملة متعددة الوظائف في علاج الجروح المصابة. من خلال التقييم المنهجي لعدد كبير من المواد النانوية القائمة على الفضة ذات الأشكال الهندسية المختلفة، نسعى لتطوير ضماد حيوي جديد قادر على تحقيق التعقيم السريع وتسريع إصلاح الأنسجة معاً.
في هذه الدراسة، قمنا أولاً بإجراء تجارب اختيارية شاملة بين مجموعة متنوعة من المواد النانوية القائمة على الفضة تشمل أسلاك نانوية فضائية (Ag NWs)، وجسيمات نانوية فضائية (Ag NPs)، وجسيمات نانوية فضائية محملة على جرافين مشوب بالنيتروجين (Ag NPs/NGC)، وذرات فريدة من الفضة (Ag1/NGC). أثبتت النتائج تفوق الأسلاك النانوية الفضائية في الأداء الشامل. لتحسين فعالية العلاج بشكل أكبر، صممنا وقمنا بتصنيع فيلم مركب Ag NWs@SF يدمج هذه الأسلاك النانوية داخل مصفوفة من سائل الحرير (SF). تحت التعرض للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء، يولد هذا المركب حرارة موضعية توفر تأثيراً مضاداً للبكتيريا تآزرياً لتسريع عملية التئام الجروح. علاوة على ذلك، تم استغلال الاستجابة الكهربائية الفريدة للأسلاك النانوية الفضائية بشكل ذكي لمنح الفيلم وظيفة مراقبة حالة الجرح في الوقت الحقيقي.
أظهرت نتائج الدراسات体外 وin vivo أن غشاء Ag NWs@SF يتمتع بنشاط مضاد للبكتيريا ممتاز ضد مسببات الأمراض الشائعة للجروح، مع الحفاظ على توافق حيوي جيد وتعزيز تجديد الأنسجة. يعتمد آلية العمل هذا على تسريع إغلاق الجروح من خلال تحفيز هجرة الخلايا، وتخفيف العدوى البكتيرية، وتقليل الاستجابات الالتهابية متعددة الآليات. أدى العلاج الحراري المحفز بالضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء مع الخصائص المضادة للبكتيريا الجوهرية للأسلاك النانوية إلى تأثير تآزري قوي للقضاء على مصادر العدوى. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن القدرة الكهربائية للمادة تسمح لها بالعمل كمستشعر ذكي يعكس ديناميكياً التغيرات في البيئة الدقيقة للجرح، وهو ما يمثل تكاملاً متعدد الوظائف نادراً ومهماً علمياً.
تقدم هذه الدراسة استراتيجية مبتكرة لإدارة الجروح السريرية، وقد تحل محل الاحتياجات غير الملباة في مكافحة العدوى وتعزيز الشفاء. على الرغم من أن الفيلم المركب يظهر أداءً ممتازاً، إلا أنه لا يزال بحاجة إلى مزيد من التحقق بشأن استقراره طويل الأمد داخل الجسم وقابليته للتكرار أثناء الإنتاج واسع النطاق. سيركز العمل المستقبلي على تحسين معاملات التعرض للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء لتعظيم الفعالية العلاجية وتقليل الضرر الحراري المحتمل للأنسجة السليمة، واستكشاف مدى ملاءمته لأنواع مختلفة من الجروح السريرية. بالإضافة إلى ذلك، يعد التحليل العميق لسلوك تحلل الأسلاك النانوية الفضائية في بيئة بيولوجية معقدة وتفاعلاتها طويلة الأمد مع الجهاز المناعي للمضيف أيضاً اتجاهًا بحثيًا حاسماً لدفع هذا المادة نحو تطبيقات سريرية أوسع.