植物乳杆菌发酵液合成纳米氧化锌及在创面修复产品制备中应用的研究

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皮肤组织作为免疫系统的第一道屏障,能够保护器官免受微生物感染和环境变化的影响,具有至关重要的作用。皮肤受损后形成开放性伤口,极易受到外界环境的影响。一旦伤口发生感染,愈合受阻,可能引发更为严重的并发症。因此,为了避免感染,需及时对伤口进行治疗。含纳米氧化锌(zinc oxide nanoparticles,ZnO NPs)复合敷料具有抗菌性、生物相容性和促进伤口愈合等能力,是一种较为理想的复合敷料,可用于伤口的治疗。然而,目前ZnO NPs的制备往往需消耗高能量和使用毒害试剂,所以探索绿色安全的合成方法有利于ZnO NPs的开发应用。本文利用植物乳杆菌发酵液合成ZnO NPs,接着对其进行抗菌机制的探究,并将其应用于制备一种新型的复合敷料,接着于体外和体内实验评估该敷料抗菌性能、生物相容性和促进伤口愈合的能力。各章内容分述如下:第一章:综述了含纳米氧化锌的复合敷料在伤口愈合中应用研究进展。分别对慢性伤口的形成及治疗策略、含ZnO NPs复合敷料在伤口愈合中的应用、ZnO NPs的合成及抗菌活性进行综述。第二章:为了开发绿色、安全、高效的ZnO NPs合成方法,本章利用植物乳杆菌ZDY 2013的发酵液(Lactiplantibacillus plantarum ZDY 2013 fermentation liquid,LFL)联合超声-微波辅助程序合成ZnO NPs。通过表征分析LFL合成的ZnO NPs(以下简写为LFL-ZnO)的理化特性,结果表明:LFL-ZnO为球形形态,zeta电位和流体动力学尺寸分别为-25.533±0.205 mV和537.5 nm,呈六方纤锌矿结构,具有微晶尺寸(41 nm)。此外,抗菌实验表明,100μg/mL的LFL-ZnO可抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的生长,抗菌机制包括细菌细胞完整性的破坏、活性氧的产生和抗菌成分Zn2+的释放。综合以上结果,本研究建立的合成方法可以合成出ZnO NPs,且合成的LFL-ZnO对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有抗菌活性。第三章:为了应对伤口复杂的环境,制备具有高柔韧性、机械强度和孔隙率的伤口敷料,本章以LFL-ZnO、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)为原料,通过循环冻融和冻干成型技术制备了一种复合海绵。对其进行了表征以及性能分析(溶胀性、保湿性、可降解性和机械性能),结果发现该复合海绵具备海绵的孔隙特性,溶胀率在840%以上,溶胀状态下仍具有较好的机械性能;可在磷酸盐缓冲盐溶液中发生降解,但不发生浸渍,在30~700℃温度范围内热降解率为86.6%;折叠展开后无裂痕,柔韧性较好。由此,本研究制备的复合海绵具有较好的应用性能。第四章:为了选择出较理想的伤口敷料,建立动物模型进行体内评估至关重要。因此,本章评估了LFL-ZnO、PVA和SA制备的复合海绵的抗菌特性、生物相容性及在促进SD大鼠创面修复能力。结果发现含有LFL-ZnO的复合海绵对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和金黄色葡萄球菌表现出明显的生长抑制作用;生物相容性实验结果表明制备的复合海绵非溶血材料,不影响细胞的增殖(无细胞毒性)。综合以上,选用含LFL-ZnO浓度为1 mg/mL的复合海绵在SD大鼠皮肤伤口实验中进行评估。烫伤伤口评估表明该海绵敷料可促进伤口的愈合;感染伤口评估表明其发挥了抗菌作用,从而促进了伤口的愈合。因此,本研究制备的复合敷料具有一定的抗菌活性和生物相容性,可以促进重建受细菌感染的皮肤组织。综上所述,本研究利用植物乳杆菌发酵液可以合成ZnO NPs,得到的LFL-ZnO与PVA和SA为原料制备的复合海绵对金黄色葡萄球菌有抗菌活性,且可促进SD大鼠皮肤创面的修复。本研究所合成的复合敷料具有抗菌和促进伤口愈合的能力,可为临床上应对烫伤和感染伤口的治疗提供参考。
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