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第一部分:QCS-M-PAM水凝胶的合成及其理化特性表征目的探索理化交联的双网络QCS-M-PAM水凝胶的合成,扫描电子显微镜SEM观测其表面形貌,傅里叶红外光谱仪FT-IR分析材料的化学结构,对水凝胶不同组份的理化特征进行表征,以确定合成的水凝胶是否含有三种组份(QCS、Matrigel、PAM)。方法8g的壳聚糖和14.4g的GTMAC分别加入到120ml蒸馏水中,然后将三者的混合物转移到三颈烧瓶中并在80℃的条件下回流搅拌36小时。反应后的淡黄色产物在蒸馏水中用截留分子量为1.4×103Da的透析膜透析72h,最后对透析后的产物进行冷冻干燥即可得到取代度为18%的季铵化壳聚糖(QCS)。37℃下将QCS溶于去离子水(DI)中,形成浓度为2%的QCS溶液。同样,丙烯酰胺(AM)溶于去离子水(DI),形成浓度为28%的AM溶液。然后,QCS和AM溶液从1:10的比例开始混合。Matrigel与AM以1:1的体积配比,随后连续搅拌2-5分钟。静置20分钟或超声除泡后,加入交联剂、加速剂和引发剂,最后在真空泵内抽真空60分钟,即可得到成胶效果最优的QCS-M-PAM复合水凝胶。扫描电子显微镜SEM观测不同组份水凝胶的表面形貌,傅里叶红外光谱仪FT-IR分析材料的化学结构,检测不同组份水凝胶的溶胀率,考马斯亮蓝染色观察水凝胶不同组份之间的结合情况。结果合成后的QCS-M-PAM水凝胶颜色近透明,并具有良好的拉伸性,SEM的结果显示QCS-M-PAM水凝胶具有良好的孔隙结构,平均孔径大小为28.67±3.3μm,符合创面修复敷料所需的最佳孔径范围(20-125μm)。FT-IR鉴定出水凝胶的三种成分QCS、Matrigel、PAM成功结合。体外QCS-M-PAM水凝胶的平衡溶胀率几乎达到1200%。考马斯亮蓝染色后观察不同组份水凝胶的微观结构,证明基质胶成功结合到QCS-MPAM水凝胶,且染色程度随基质胶的比例增大而加深。结论QCS、Matrigel、PAM三种组份经理化交联合成的QCS-M-PAM水凝胶,具有良好的孔隙结构,并且互相连通。QCS-M-PAM水凝胶强大的平衡溶胀率可以保持创面的湿润环境,并能及时吸收渗液,为修复营造良好的微环境。第二部分:QCS-M-PAM水凝胶的生物学检测目的探讨水凝胶的组份之一QCS对成纤维细胞存活率及迁移的影响,以及对血管内皮细胞迁移的影响,并研究QCS-M-PAM水凝胶对细胞活力的影响及其止血效果、抗细菌及真菌的作用。方法不同浓度的QCS与L929成纤维细胞确定细胞相容性,筛选出细胞活力最高的浓度做细胞实验,在预定时间点观察其对成纤维细胞迁移的影响;再将该浓度的QCS放到Transwell板下室,上室培养血管内皮细胞,分析其对血管内皮细胞跨膜迁移的作用。然后将不同组份的水凝胶与L929细胞共培养,研究不同组份的添加对细胞存活率的影响。昆明小鼠肝出血模型检测QCS-M-PAM水凝胶的止血效果,并与对照组对比分析。革兰阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus,ATCC 1445),表皮葡萄球菌(S.epidermidis,ATCC 12228),革兰阴性大肠杆菌(E.coli,DH10B)是创面上常见的典型细菌,以这三种细菌为实验对象,评估水凝胶的抗细菌效果,并用黑曲霉(A.niger,BNCC 186380)和白色念珠菌(C.albicans,BNCC 186382)检测水凝胶的抗真菌效果。结果10-150μg/ml的浓度范围,50μg/ml的QCS表现出最高的细胞存活率,并促进成纤维细胞迁移。此外,50μg/ml的QCS还能促进血管内皮细胞的跨膜迁移,这对加速创面愈合及血管化有重要意义。添加基质胶的QCS-M-PAM水凝胶显示出最高的细胞存活率(>80%)。与对照组相比,QCS-M-PAM水凝胶显示出较强的止血效果。QCSM-PAM水凝胶对3种细菌(金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、革兰阴性大肠杆菌)以及2种真菌(黑曲霉、白色念珠菌)都表现出不同程度的抗菌效果。结论取代度为18%的QCS不仅具有良好的细胞相容性,而且还保持了较强的广谱抗菌效果,50μg/ml QCS的细胞存活率较高,并有利于促进成纤维细胞和血管内皮细胞的迁移。QCS-M-PAM水凝胶具有良好的细胞相容性,并对细菌和真菌有较强的抗菌作用,适于作为创面敷料。第三部分:QCS-M-PAM水凝胶的机械性能、粘附性及其对巨噬细胞极化的影响目的探索不同组份水凝胶的机械强度、QCS-M-PAM水凝胶的粘附性能,及PAM、QCS-M-PAM水凝胶对巨噬细胞极化作用的影响。方法不同组份水凝胶的机械性能在万能试验机上(sun Tech UTM2103,China)进行,该试验机的称重传感器为200N,导轨中十字头的速度为30 mm/min。水凝胶的哑铃形制件进行拉伸试验,而圆柱形制件用于压缩试验。拉伸试验的水凝胶宽度为20mm,厚度为3mm,压缩试验中水凝胶的高度为10mm,直径为15mm。此外,用万能试验机测试QCS-M-PAM水凝胶对新鲜的猪皮肤组织、玻璃和塑料的粘附性能。皮肤组织、玻璃和塑料的表面统一制作成50mm×20 mm的矩形。然后将水凝胶涂在上述不同材料的接触面,接触面积的大小为20mm×20 mm。水凝胶在装有50N测压元件的万能试验机上,十字头以20mm/min的速度在常温常压的条件下进行试验。将PAM、QCSM-PAM水凝胶与RAW 264.7巨噬细胞共培养,流式分析及免疫荧光染色分析其对巨噬细胞极化的影响,q RT-PCR检测巨噬细胞分泌因子的基因表达水平。结果QCS-M-PAM水凝胶的断裂伸长率(1210.1±28.15%)和抗拉强度(118.3±8.26 k Pa)均高于其他3组,其弹性模量为24.6±3.4 k Pa。QCS-M-PAM水凝胶的抗压强度(398.7±12.53 k Pa)相比其他几组更高。QCS-M-PAM水凝胶在猪皮肤组织上的粘接强度为1.32±0.14k Pa,粘附力为0.52±0.03N。QCS-M-PAM水凝胶能较紧密粘附在玻璃、塑料、猪皮肤的表面。流式结果显示QCS-M-PAM水凝胶组巨噬细胞向M2型极化更明显,免疫荧光显示QCS-M-PAM水凝胶组的巨噬细胞CD206荧光表达增强,q RT-PCR结果显示QCS-M-PAM水凝胶组TGF-β基因表达水平较高。结论QCS-M-PAM水凝胶显示理想的力学性能,包括延展性、压缩性和粘附性,弹性模量与正常人体皮肤相似,有利于皮肤的再生修复。此外,QCS-M-PAM水凝胶还可以对玻璃、塑料、猪皮肤形成有效的粘附,且粘附强度不会对皮肤造成二次损伤,也能促进巨噬细胞向M2型分化。第四部分:QCS-M-PAM水凝胶修复大鼠全层皮肤缺损的实验研究目的通过大鼠全层皮肤缺损模型,评估体内QCS-M-PAM水凝胶修复大鼠全层皮肤缺损创面的效果方法根据创面处理方法的不同,随机将32只体重在230-260克的雄性SD大鼠实验动物平均分为四组,A组:纱布对照组,B组:TegadermTM,C组:QCS-PAM水凝胶,D组:QCS-M-PAM水凝胶。材料均经过紫外光照灭菌后放在大鼠皮肤缺损处。术后在预定时间点评估不同处理组的创面愈合率,并切取创面新生皮肤组织进行HE和Masson染色分析,CD31染色分析创面处血管生成情况,WB分析创面不同时间点的炎性因子和生长因子的蛋白表达水平。结果体内动物实验结果显示:术后第10天,QCS-M-PAM组的创面愈合率开始明显优于Tegaderm?(***P<0.001)。QCS-PAM组的创面愈合面积与Tegaderm?相比并无显著差异,但强于对照组(*P<0.05)。这个时间点,所有组均观察到肉芽组织的形成,QCS-PAM和QCS-M-PAM组的创面出现较明显的再上皮化。术后第15天,QCS-MPAM水凝胶组的创面愈合程度仍明显优于其他三组。QCS-M-PAM组可观察到新生血管、毛囊和皮脂腺的形成,新生血管的数量更高。相比之下,其他三组皮肤附属器的再生不像QCS-M-PAM水凝胶组明显。QCS-M-PAM水凝胶创面愈合后的瘢痕长度仅为780±13.47μm,优于Tegaderm?和QCS-PAM组。术后第5天,2组水凝胶的促炎细胞因子(TNF-α、IL-1、IL-6)的表达低于其他两组,提示水凝胶组的整体炎症反应较轻。术后10天,QCS-M-PAM组EGF表达水平高于其他三组,而促炎细胞因子的表达水平总体呈下降趋势,尤其在QCS-M-PAM水凝胶组更为明显。术后10天,QCSM-PAM水凝胶的PDGF和FGF表达水平显著高于QCS-PAM组和Tegaderm?组(**P<0.01)。与QCS-PAM和Tegaderm?组相比,QCS-M-PAM水凝胶组IL-1和IL-6的蛋白表达水平显著降低。结论QCS-M-PAM水凝胶的皮肤缺损处表现出更强的创面再生修复能力,其成熟血管及毛囊的平均数量更多,瘢痕长度更短,表明OCS-M-PAM水凝胶对创面愈合的效果更优。QCS-M-PAM水凝胶组的炎症因子表达降低,并且生长因子的表达相对升高,提示其可能在创面愈合过程不仅抑制巨噬细胞极化为促炎的M1巨噬细胞,还有利于向抗炎的M2巨噬细胞极化。