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皮肤创伤在生产生活中很常见,严重创伤会导致皮肤屏障缺损,如不进行及时合理的医学干预,很可能产生创面感染,不仅影响伤口愈合,还可能造成体内感染甚至败血症,导致死亡。抗生素的广泛应用导致了耐药菌大量出现,给创面感染的治疗带来更多挑战。临床上创面感染的治疗多采用口服或注射抗生素,也有少量局部用抗菌药物,但没有促伤口愈合功能。伤口愈合多采用创伤敷料,但一般敷料不具备抗菌效果。本文基于光动力学抗菌作用和纳米纤维敷料的优势,将二者结合,制备了光敏剂纳米纤维,不仅可通过光动力学获得伤口表面高效抗菌作用,还可利用结构类似细胞质基质的纳米纤维高比表面积和孔隙率获得优良的促愈合功能,实现治疗创面感染和促愈合功能的结合。1.纳米纤维的研究采用静电纺丝工艺,以壳聚糖和聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)的醋酸溶液作为纺丝材料,以可纺性和纤维形貌、直径为主要指标,优化处方和制备工艺。最优静电纺丝液处方为2%(w/v)壳聚糖和7%(w/v)PVA的10%(v/v)醋酸溶液,优化工艺为电压15 kV、接收距离15 cm、推注速度0.4 ml/h。扫描电镜观察纳米纤维为立体交叉网状、表面光滑、无串珠结构,平均直径为252 nm±38 nm,吸水率高达220%。红外光谱、X射线粉末衍射图谱显示壳聚糖与PVA形成了分子间氢键,有利于纳米纤维形成。2.光动力学抗菌作用研究体外培养耐假氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)和耐美罗培南铜绿假单胞菌(Mreopenem-resistant Pseudomonas aerugionosa,MRPA),分别配置5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic,5-ALA)和吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)溶液,与菌液混合后,暗孵育一定时间,用630 nm和785 nm激光器分别照射一定时间,取混合液用涂布法进行细菌计数。结果表明单独光照没有抗菌作用。与阴性对照组比较,40 mM 5-ALA溶液在无光照条件下(暗毒性)使MRSA、MPSA菌落存活数分别下降1.51个Lg值、1.34个Lg值;相同浓度5-ALA溶液在144 J/cm~2光照剂量下,MRSA的存活菌落数下降约2.6个Lg值,在192 J/cm~2光照剂量下,MRPA的存活菌落数下降约2.03个Lg值。25.6μM ICG溶液在120 J/cm~2光照剂量下,MRSA存活菌落数下降4.39个Lg值;194μM ICG溶液在240 J/cm~2光照剂量下,MRPA存活菌落数下降4.28个Lg值。ICG无暗毒性。40 mM5-ALA溶液的光动力学抗菌作用(photodynamic antimicrobial chemotherapy,PACT)较弱,可能与其前药性质相关,其需要被一系列酶转化成原卟啉才能用于PACT,其中限速步骤需在线粒体内完成,但细菌没有线粒体及相关酶,影响5-ALA发挥抗菌效果。ICG溶液抗菌效果明显,对革兰氏阳性菌的抑制作用优于革兰氏阴性菌。3.光敏剂纳米纤维的研究采用上述优化的静电纺丝工艺和处方,其中ICG浓度为0.2%(w/v),制备得到ICG纳米纤维,扫描电镜显示为表面光滑的纤维状结构。红外光谱显示ICG与壳聚糖、PVA间无相互作用。建立ICG可见分光光度法,在最大吸收波长781 nm处测定ICG在释放液中的浓度。ICG纳米纤维体外释药结果表明ICG纳米纤维具有较好的缓释效果,释放机制符合Ritger-Peppas方程,ICG释放以Fick’s扩散为主。ICG纳米纤维具有高效抑菌作用。4.光敏剂纳米纤维的药效学与安全性在大鼠背部两侧分别制作2 cm×2 cm~2全皮层切除创伤模型,每个创面滴加100μL MRSA菌液,封闭创面48 h后,创面出现明显黄色脓状物,表明成功建立了大鼠创面感染模型。ICG纳米纤维覆盖创面,提前15 min滴加生理盐水,暗孵育15 min,在240 J/cm~2光照剂量下,用785 nm激光器照射创面,记为第1天。第3天重复照射,第5天更换纳米纤维并照射,第7天重复照射,第15天结束实验。与夫西地酸乳膏、空白纳米纤维、非光照ICG纳米纤维、ICG溶液比较,ICG纳米纤维在光照条件下,前期伤口愈合率高,相关炎症因子F4/80、TNF-α、IL-6水平显著降低(p<0.01),第7和15日的创面组织培养菌落数减少,感染得到有效控制。血小板-内皮细胞黏附分子(CD31)升高,表明促进了新生血管生成;新生表皮和真皮层结构完整,排列有序,胶原纤维形态清晰、排列紧密,证明其促进了伤口愈合。给药组大鼠主要脏器无明显异常,证明ICG纳米纤维安全性较好。本研究制备了一种新型光敏剂纳米纤维,为创面感染治疗和伤口愈合提供了新方法。