《BIOMATERIALS RESEARCH》：Bioactive Glasses: Advancing Skin Tissue Repair through Multifunctional Mechanisms and Innovations
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本文是关于生物活性玻璃（BG）在皮肤组织修复应用的综述。BG 具有生物活性、生物相容性等特性，可调节多种细胞参与伤口愈合，在急慢性伤口、烧伤等治疗中展现潜力。但目前其临床应用仍面临挑战，值得科研人员深入探究。
生物活性玻璃概述
在外科创伤修复领域，生物活性玻璃（BG）作为一种新兴材料备受关注。BG 通常依据玻璃网络中的主要玻璃形成成分分为硅酸盐 BG、硼酸盐 BG 和磷酸盐 BG。像具有 45S5 成分的 BG，也叫 Bioglass，经高温熔炼而成，在生物医学应用方面研究广泛。此外，基于 45S5 成分，其组成范围不断拓展，制备方法也日益多样，如溶胶 - 凝胶法、水热合成法等。
BG 具备诸多优良特性。在理化性质上，其表面能形成羟基磷灰石（HA）纳米晶体层，与宿主组织紧密结合。在模拟体液（SBF）中，45S5 等 BG 会逐渐降解，释放 Na+、Ca2+等离子，转化为羟基碳酸磷灰石（HCA）材料，同时提高局部 pH 值，发挥抗菌作用。不同类型的 BG 降解速度有所差异，例如硼酸盐 BG 的降解速度约为 45S5 的 10 倍。而且，添加 Cu、Zn 等微量元素的 BG，不仅能改善加工性能，还能释放无机离子，促进细胞的多种生理活动。从生物学特性来看，BG 生物相容性良好，与成纤维细胞共培养时能促进细胞增殖，不过硼酸盐生物玻璃在静态培养条件下可能存在潜在生物毒性，但在动态环境下对细胞无害且能促进组织再生。
用于皮肤损伤修复的 BG 多为粉末或糊状。粉末状 BG 接触伤口后会发生离子反应，形成独特膜状结构，促进止血和细胞增殖，但存在易移动、难固定的问题。为此，人们研发出多种制剂，如静电纺丝制备的中空纤维 MBG（70S25C5P）纤维支架，可作为组织再生支架并负载抗生素；还有棉花状 BG 纤维垫、可注射的琼脂糖 - 藻酸盐 - BG 复合水凝胶、BG / 人血清白蛋白（HSA）复合水凝胶等，这些制剂在伤口修复中发挥着重要作用。
生物活性玻璃对细胞的调节作用
伤口愈合是一个复杂有序的过程，主要分为炎症反应、增殖和基质重塑三个阶段，多种细胞参与其中。BG 对参与伤口修复的各类细胞有着重要的调节作用。
在中性粒细胞调节方面，中性粒细胞是损伤组织的首要免疫细胞，能杀死病原体，但过度激活会阻碍伤口愈合。BG 可刺激中性粒细胞产生自由基，促进伤口激活，但这一作用具有两面性。
巨噬细胞在伤口愈合中也至关重要。单核细胞迁移到组织后分化为巨噬细胞，巨噬细胞又可分为 M1 和 M2 两种类型。M1 巨噬细胞分泌促炎因子，在创伤早期发挥作用；M2 巨噬细胞分泌抗炎因子，促进组织再生。BG 既能被巨噬细胞吞噬，刺激其黏附和伸展，调节 TNF - α 等细胞因子分泌，又能抑制 M1 巨噬细胞极化，促进 M2 巨噬细胞转化，从而加速伤口愈合。
成纤维细胞作为真皮的主要细胞，在伤口修复中扮演关键角色。它能分泌多种生长因子，促进伤口再生，但在伤口愈合后期，肌成纤维细胞的异常分化可能导致伤口挛缩。BG 可调节成纤维细胞的生长、增殖、分泌等活动，浓度不同效果各异，还能抑制其向肌成纤维细胞分化。
血管内皮细胞在伤口修复过程中负责促进和调节新血管形成。BG 能提高内皮细胞的增殖和血管生成能力，促进伤口处的血液供应，加速愈合。
间充质干细胞（MSCs）中的脂肪来源干细胞（ADSCs）可分化为皮肤多种成分，对伤口愈合意义重大。研究发现，特定的磷酸盐 BG 能增强干细胞黏附，BG 预处理还能提升 MSC - EV 的治疗效果。
生物活性玻璃在皮肤组织修复中的应用
皮肤作为人体最大的器官，其伤口修复至关重要。BG 在多种皮肤伤口治疗中展现出显著的应用潜力。
在急性创伤治疗方面，出血是关键问题，BG 可通过激活凝血蛋白诱导止血，一些特定成分的 BG 还具有抗菌活性，对细胞无毒害，临床应用潜力巨大，但目前其止血机制尚不完全明确，且缺乏临床研究。
慢性难治性伤口，如溃疡，其形成与血管生成不足、神经支配受损等因素有关。传统治疗方法效果有限，而基于 BG 的治疗手段逐渐兴起。AG 掺杂的 BG 纤维能抑制生物膜形成，钴含量的 BG 纤维可缩短愈合时间，BG 与其他材料结合形成的水凝胶能促进慢性伤口愈合，临床研究也证实了其有效性。
压力性溃疡伤口在全球患病率较高，局部应用 BG 有望诱导上皮细胞增殖、减少渗出，但目前相关应用研究较少。
糖尿病溃疡伤口是糖尿病常见并发症，其愈合困难与多种因素相关。BG 能促进糖尿病伤口愈合，通过刺激细胞迁移、调节巨噬细胞极化等方式，提高伤口愈合率。为此，人们研发出多种 BG 复合敷料，如 NAG - PL 支架、BG/PEM 纳米复合材料等，在动物实验中取得了良好效果。
烧伤溃疡伤口治疗难度大，易感染。BG 具有良好的生物相容性和抗菌性，可用于烧伤治疗。例如，Ag 掺杂的 BG、载有血小板 - 富集血浆（PRP）的 BG 纤维、3D 打印的含生物活性硼酸盐玻璃的水凝胶等，在促进伤口愈合、抑制感染方面表现出色，临床研究也表明其能有效促进烧伤伤口愈合。
在瘢痕治疗方面，BG 通过抑制巨噬细胞 M1 极化，展现出无瘢痕愈合的潜力，但目前相关研究较少，其抑制瘢痕增生的机制有待进一步探索。
对于表面肿瘤，手术切除后伤口愈合困难，BG 复合物可用于抑制肿瘤复发、促进伤口愈合。如负载 5 - 氟尿嘧啶（5 - FU）的 MBG、含 BG 的可注射水凝胶等，在肿瘤治疗和伤口修复中发挥着重要作用。
结论与展望
生物活性玻璃在组织工程领域展现出良好的生物相容性、生物降解性和骨再生特性，在皮肤组织修复方面也具有显著潜力，尤其在促进血管生成和伤口愈合方面表现突出。然而，目前其在软组织结构修复方面的作用机制尚未完全明晰，缺乏全面的理论支持。在临床应用中，精确控制 BG 材料的组成、3D 结构和机械强度仍是一大挑战，且其对巨噬细胞等免疫细胞的调节作用及机制研究较少。尽管如此，鉴于 BG 的独特性质，开发基于 BG 的智能生物材料，使其更好地适应组织微环境，有望推动其从实验室走向临床应用，为皮肤组织修复带来新的突破。
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