利用静电纺丝技术构建仿生抗菌多功能敷料的研究

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目的:理想的创面敷料应兼具透气、吸水、保湿、抗菌、促进细胞迁移和分化增殖等诸多性能。静电纺丝技术制备的纳米纤维空间结构与细胞外基质相似,在伤口愈合方面具有巨大的潜力。纳米银(AgNPs)抗菌效能强且广谱,但极易进入细胞内损伤DNA,抑制ATP生成,抑制细胞增殖等。本研究利用静电纺丝技术制备了一种含AgNPs的三层结构敷料,以期在实现吸水、保湿、抗菌、促进组织生长的同时克服AgNPs的细胞毒性,为创面的治疗提供一种有效的工具。方法:1.利用静电纺丝技术制备出内层为聚己内酯(PCL)/明胶(Gel);中间层为PCL/Gel/AgNPs;外层为PCL的三层结构敷料。2.通过电镜扫描、X射线衍射分析、水接触角检测、吸水保湿能力检测、Ag体外释放检测等,评估敷料的空间结构、AgNPs的负载情况、吸湿保湿性能、Ag体外释放速率等理化性能。3.采用琼脂平皿扩散法比较不同AgNPs含量的电纺丝敷料与法国优格磺胺嘧啶银(SSD,Urgotul,法国)敷料对大肠杆菌的体外抗菌性能。4.使用扫描电镜以及荧光显微镜观察细胞在电纺丝敷料表面的生长情况;应用CCK-8法评估电纺丝敷料与SSD敷料对细胞增殖的影响。5.每只大鼠背部制作4个创面,分别覆盖纱布、SSD敷料、不含AgNPs和含10%AgNPs的电纺丝敷料,观测创面愈合情况,并行HE、Masson染色观察组织的生长过程。结果:1.电纺丝敷料的内、中、外三层均呈现出细胞外基质骨架样的仿生结构;AgNPs成功地负载于中层纤维;敷料外层高度疏水、内层高度亲水,最大吸水量为干重的6.8倍,10 h的水分蒸发量为最大吸水量的50%;电纺丝敷料Ag释放量与敷料内Ag含量正相关,但均小于SSD敷料。2.敷料抗菌环大小:SSD>PCL/Gel/10%AgNPs>PCL/Gel/5%AgNPs>PCL/Gel/1%AgNPs。3.在CCK-8实验中,不同AgNPs含量的电纺丝敷料的细胞增殖无明显差异(P>0.05);自细胞接种后1天起,SSD敷料的细胞数低于所有电纺丝敷料组(P<0.05);SEM和荧光电镜下见电纺丝敷料表面细胞黏附良好,形态逐步从椭圆形变成长梭形。4.创面愈合率:PCL/Gel/10%AgNPs>PCL/Gel>SSD>Gauze;PCL/Gel/10%AgNPs与SSD组创面组织炎症细胞浸润程度相似,均低于另外两种敷料;PCL/Gel/10%AgNPs敷料促进微血管形成及胶原蛋白生成的速率最快。结论:该含AgNPs电纺丝敷料具有仿生、吸水、保湿、抗菌、抗炎、促进创面愈合等特性,且巧妙的平衡了AgNPs可能带来的细胞毒性问题,是一种值得探究的新型创面敷料。
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