负载抗菌肽的海藻酸钠/GelMA/HA复合水凝胶及其用于感染性创面修复的研究

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皮肤是生物体的第一道免疫防线,因外界机械刺激或体内病理因素很容易受到损伤,创面自然愈合过程相对缓慢,并容易因感染延缓其愈合,故临床上通常采用敷料促进其修复进程。纱布等传统敷料无法给伤口提供湿润环境,且易粘连,加深损伤。因此兼具良好的抗菌效果和组织修复效果的多功能型皮肤创面敷料的开发成为本领域的研究热点。水凝胶类材料可以保持伤口周围潮湿,且其结构类似于细胞外基质,故其被应用于伤口敷料。然而,大多数水凝胶都存在机械性能差、抗感染性能差等缺陷,在临床应用中受到限制。本研究旨在开发力学性能良好的海藻酸钠(SA)/Gel MA/羟基磷灰石(HA)复合水凝胶,通过整合抗菌肽,构建既能促进创面修复,又能局部杀菌的多功能复合材料,为解决创面修复难题提供有效的解决方案。主要研究内容和结果如下:微纳米HA颗粒具有良好的生物相容性及较大的比表面积,常用作药物或基因的载体。本研究通过水热调控方法,并以柠檬酸钠作为模板剂,改变反应体系的浓度制备了三种具有介孔结构的微纳米羟基磷灰石颗粒(表面微结构分别为纳米针、纳米棒和纳米片状)。通过负载抗菌肽(AMPs),分析了介孔材料作为药物载体,其分级结构对药物的释放行为的影响。实验结果表明,由片状分级结构的HA颗粒具有最高的AMPs负载效率,并可实现对AMPs长达9d的有序控释。圆二色谱和质谱结果分析表明,释放的AMPs稳定性未受到影响。抗菌实验结果表明,片状分级结构的复合微球在7d时对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的抑菌活性仍分别为30%和22%,有持久的抗菌效果。通过化学和物理的双重交联方法,制备了具有双网络结构的SA/Gel MA水凝胶,同时掺入不同浓度的具有分级结构的HA微球,探究了HA颗粒的含量对水凝胶力学性能的影响。结果表明,掺杂浓度为3%的HA颗粒可以使水凝胶的力学性能提高50%。将聚多巴胺修饰的HA颗粒(PDA-HA复合微球)掺入水凝胶,探究其协同抗菌活性和皮肤修复性能。结果表明,含有PDA-HA微球的复合水凝胶在功率为1.5W/cm~2的近红外光照射下在10min内温度可以升高至约60℃,能高效杀死细菌。建立大鼠创面和感染创面模型,体内愈合实验结果表明SA/Gel MA/HA和SA/Gel MA/PDA-HA@AMPs复合水凝胶可以有效促进创面愈合,14d时愈合率均可达95%左右;SA/Gel MA/AMPs和SA/Gel MA/PDA-HA@AMPs复合水凝胶对感染创面表现出良好的愈合效果,7d时的愈合率分别可达到83%和75%。以上研究基于水凝胶能保持伤口周围环境湿润的特点,开发出力学性能较好的多功能型水凝胶创口敷料,实现感染创面的有效修复,有望为临床感染伤口提供一种新的解决方案。
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