抗菌型壳聚糖/聚乙烯醇载银复合海绵敷料的制备和性能研究

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近年来,抗菌型海绵敷料在伤口愈合方面显示出了广阔的应用前景,如应用于皮肤创伤、烧伤和糖尿病创面患者。理想的伤口敷料应该具备透气性、抗菌性并且能够提供促进伤口愈合的湿润环境。本研究采用生物性能良好的壳聚糖和聚乙烯醇为主要原料,制备复合海绵。壳聚糖具有抗菌、止血、可生物降解等性能,聚乙烯醇的加入增加了敷料的力学性能。虽然壳聚糖具有一定的抗菌能力,但是不足以为伤口提供无菌环境,于是加入了纳米银,增加复合海绵的抗菌性能,并且在后续研究中使用姜黄素和纳米银进行协同抗菌,减少了抗菌所需的纳米银浓度。本文的主要研究内容和实验结果如下:(1)探究壳聚糖和聚乙烯醇的最佳浓度配比。壳聚糖和聚乙烯醇经戊二醛联后,加入甘油作为塑化剂提高复合物的柔韧性和机械性能,后经冷冻干燥制备复合海绵敷料。探究了三种不同浓度配比下(壳聚糖:聚乙烯醇1:1、1:2、2:1),复合海绵敷料的性能。(2)采用壳聚糖原位还原法制备纳米银颗粒,以此来增加复合海绵敷料的抗菌能力,该方法简单、绿色、环保、不需要添加额外的化学试剂。壳聚糖原位还原硝酸银制备的纳米银颗粒直径为10-20 nm左右,最大特征吸收峰在410 nm处,复合海绵敷料的孔径在100-250μm左右。此方法制备抗菌敷料时使用了三个浓度梯度,其含银量分别为0.01%、0.02%、0.03%。通过实验检测了不同含银量的复合海绵敷料的细胞毒性,其细胞存活率依次为91%、82%、71%。(3)纳米银抗菌具有广谱抗菌性并且不易产生耐药性能,但是纳米银产生的细胞毒性也是人们广泛关注的问题。因此,在随后的研究中对复合海绵敷料中抗菌部分进行了改进,使用纳米银和姜黄素进行协同抗菌,以此来降低纳米银的使用量。在姜黄素溶液中加入单宁酸和氯化铁,单宁酸和氯化铁经配位结合后,在姜黄素表面形成一层稳定的膜,随后加入硝酸银溶液,利用姜黄素颗粒表面的单宁酸将硝酸银还原成纳米银颗粒。本方法制备的姜黄素和纳米银颗粒的(Cur@Ag)直径约为20-80 nm,抗菌剂的最大特征吸为430 nm。含有纳米银和姜黄素复合海绵敷料的细胞存活率依次为91%、85%、81%,比壳聚糖原位还原法制备的纳米银复合海绵敷料高10%左右。(4)复合海绵的断裂伸长率在25%—40%,抗拉强度在1.5 MPa—2.5 MPa,加入抗菌剂的复合海绵与纯壳聚糖聚乙烯醇海绵相比,力学性能有所提高。本方法制备的复合海绵敷料的含银量分别为0.001%、0.002%、0.003%。姜黄素对细菌的最低抑菌浓度为300μg/ml,在协同抗菌中姜黄素浓度为50μg/ml,姜黄素用量降低6倍,单独使用纳米银进行抗菌,纳米银的最低抑菌浓度为0.01%,而协同抗菌是纳米银的最低抑菌浓度为0.001%,和单独使用纳米银抗菌相比则降低了10倍左右,协同抗菌后明显的增强了姜黄素和纳米银的抗菌能力。(5)建立大鼠全层皮肤伤口模型研究复合海绵敷料对伤口愈合的效果。通过伤口愈合面积、H&E染色、Masson染色观察可知,与使用纱布处理的对照组相比,使用本研究中制备的复合海绵敷料的大鼠,在15天内,伤口愈合面积增加了10%左右,新生毛细血管增多,形成连续均匀的上皮组织,纤维组织的含量也有所增加。
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