伤口敷料在医疗领域扮演着至关重要的角色，理想的伤口敷料需要具备良好的生物相容性、抗菌性能以及促进伤口愈合的能力。壳聚糖作为一种天然多糖，因其独特的生物相容性、生物可降解性和抗菌性能而备受关注。多篇研究探讨了开发壳聚糖/聚乙烯醇/氧化锌纳米纤维毡用于各类生物医学应用。
然而，壳聚糖在电纺丝过程中存在溶解性和粘度问题，存在一定限制。本研究涵盖了从废弃物中可持续提取壳聚糖到优化静电纺丝制备氧化锌纳米颗粒增强纳米纤维毡的全过程，不仅提升了材料的生物相容性和抗菌效率，还确保了环保和可扩展生产，为减少壳聚糖提取过程中的化学品用量和耗时，对提取条件进行了改进。成功制备了一种基于壳聚糖掺杂氧化锌纳米颗粒的纳米复合材料，作为伤口敷料的前景材料。

该团队通过优化壳聚糖提取方法，利用微波辅助技术从虾壳废料中高效提取壳聚糖，减少了化学试剂使用和提取时间。与传统方法相比，微波辅助提取在24分钟内完成了脱蛋白和脱矿过程，而传统方法需要8-9小时（表1）。提取的壳聚糖具有高脱乙酰度（82.87%）和良好的溶解性（99.99%），表明优化的提取方法不仅高效，而且能够保持壳聚糖的优良特性。

表 1. 斑节对虾（P. monodon）原料及纯化壳聚糖（传统法与微波辅助法）的物理化学组成与表征* 基于干虾壳至壳聚糖的转化率。数据为三次重复的平均值 ± 标准差。不同字母表示原料间存在显著差异（p<0.05）

接着，将提取的壳聚糖与聚乙烯醇（PVA）混合，通过优化电纺丝参数（如聚合物比例和溶剂浓度），成功制备了高质量的纳米纤维。在此基础上，采用溶胶-凝胶法合成了氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs），并将其均匀分散于壳聚糖/PVA溶液中，通过电纺丝技术负载到纳米纤维支架上，最终制备出基于壳聚糖掺杂ZnO-NPs的纳米复合材料。

图2.场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图像：表面行为（a）、横截面（b）以及热重分析（TGA-DTA）热图（c）显示从虾壳废料中提取的壳聚糖

通过调整聚合物比例和溶剂浓度，成功优化了壳聚糖和聚乙烯醇（PVA）混合物的电纺丝过程。实验发现，在80%醋酸溶液中，壳聚糖和PVA的比例为60:40时，能够制备出连续且无珠的高质量纳米纤维。优化后的纳米纤维平均直径低于150纳米，表明ZnO-NPs的掺入进一步细化了纤维直径。

通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和能量色散光谱（EDS）分析，证实了ZnO-NPs在纳米纤维中的均匀分布。ZnO-NPs呈球形，直径分布小于50纳米，均匀分散在纤维表面，与聚合物基体具有良好的相容性。

抗菌实验结果表明，掺杂ZnO-NPs的纳米纤维毡对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到99.33%和99.93%，显著高于未掺杂ZnO-NPs的样品。ZnO-NPs的抗菌机制包括与细菌细胞膜的相互作用，破坏细胞的电平衡，导致细胞内容物泄漏和细胞死亡。

MTT细胞活性测试显示，Cs/PVA/ZnO-NPs复合材料对L929小鼠成纤维细胞无毒性，细胞活性超过86.99%。细胞培养图像进一步证实了材料的生物相容性，表明该复合材料具有良好的细胞相容性和低毒性。

接触角测试显示，掺杂ZnO-NPs后，复合材料的亲水性显著提高，接触角从129°降低至67.30°。同时，材料的拉伸强度在12.26至11.63 MPa之间，满足伤口敷料的机械性能要求。

综上所述，这些结果表明，本研究成功开发了一种基于壳聚糖和ZnO-NPs的纳米复合材料，不仅提高了材料的抗菌性能和亲水性，还保持了良好的生物相容性和机械性能，具有应用于伤口敷料的潜力。当下，越来越多新型静电纺纳米材料应用在伤口敷料中，通过静电纺技术和设备开发新型医用材料正受到越来越多研究者的广泛关注，微迈MN60静电纺丝机，多针下纺阵列、大宽幅产样，高度模拟产业级制备环境，可以有效实现实验室配方和工艺的一键放大，加快科研成果验证与转化，推动新材料的快速升级迭代。

文献来源：https://doi.org/10.1038/s41598-025-01669-w