负载微生物的水凝胶和微针的制备及其在促进慢性伤口愈合中的作用

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慢性伤口不愈合是临床上常见的多种疾病并发症,其中细菌感染是伤口愈合延缓的重要原因,目前多药耐药菌(如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌,MRSA)感染更是临床所面临的棘手问题。由于MRSA对多种抗菌药物不敏感,导致临床用药治疗MRSA感染的效果较差。因此发展不同于抗菌药物作用机理且能促进伤口愈合的治疗策略具有重要意义。糖尿病是引起慢性伤口的最常见疾病,糖尿病伤口不但给患者造成巨大的精神痛苦,还给家庭和社会带来沉重的经济负担。组织缺氧是糖尿病伤口难以愈合的主要原因之一。目前,临床上多采用外源性氧气供给以缓解伤口组织处的缺氧微环境,然而这些供氧策略存在一定的局限性,导致治疗效果并不理想,因此急需开发其他有效的持续供氧策略。光合细菌(PSB)具有光热杀菌作用,其杀菌机理不同于抗菌药物,且抗菌谱广。而脱细胞基质(ECM)水凝胶具有多种生长因子,促进细胞增殖和迁移,加速伤口愈合。因此,将PSB负载于ECM水凝胶中制备治疗MRSA感染的伤口敷料具有一定的理论基础。小球藻(Cv)是一类可以通过光合作用持续产生大量溶解氧的微藻。微针能够透过表皮深入真皮组织,靶向深部组织递送药物,具有更高的渗透效率和更好的治疗效果。因此,将负载Cv的微针用于糖尿病慢性伤口的治疗亦具有一定的理论基础。基于此,本论文设计了包覆PSB的ECM水凝胶用于治疗耐药菌感染。并制备了负载Cv的微针以治疗糖尿病伤口。具体工作内容包括以下两部分:1.针对耐药菌感染所致伤口不愈合治疗中抗生素耐药、多数敷料治疗效果单一的问题,本论文通过简单的化学交联法制备了一种包封PSB“活药”的水凝胶敷料,将具有光热性质的PSB负载到ECM水凝胶内部。MTT、免疫荧光和体外抗菌实验结果表明,该PSB Gel具有良好的细胞相容性和抗菌性能。同时,小鼠全层皮肤损伤实验结果表明,水凝胶对创面愈合有明显的促进作用。总之,本研究成功设计合成了一种集光热、杀菌、抗炎及促进组织再生等作用于一体的多功能伤口敷料,用于治疗MRSA感染,促进伤口愈合。2.针对糖尿病伤口氧气疗法中氧气渗透性低、难以向伤口持续输送足够的氧气而导致治疗效果差的问题,本论文构建了基于Cv的可分离微针体系(Cv MN),应用于糖尿病伤口时,基底层迅速溶解,微针针尖留在组织内部。体外溶氧实验结果表明,在光照条件下,针尖内部的Cv通过光合作用持续可控的产生大量溶解氧。同时,糖尿病小鼠伤口模型实验结果表明,Cv MN在光照条件下能够缓解伤口处的缺氧微环境,Cv内部含有多种抗氧化物质和微量元素,能够降低伤口处的炎症反应,进一步加速伤口的愈合。针对糖尿病伤口氧气疗法中氧气渗透性低、难以向伤口持续输送足够的氧气而导致治疗效果差的问题,本论文构建了基于Cv的可分离微针体系(Cv MN),应用于糖尿病伤口时,基底层迅速溶解,微针针尖留在组织内部。体外溶氧实验表明,在光照条件下,针尖内部的Cv通过光合作用,可以持续可控的产生大量溶解氧,7天之内具有一定的稳定性。此外,体内糖尿病小鼠伤口模型表明,Cv MN在光照条件下能够缓解伤口处的缺氧微环境。同时,Cv内部含有多种抗氧化物质和微量元素,能够降低伤口处的炎症反应,进一步加速伤口的愈合。总之,本论文针对细菌感染的耐药性及糖尿病伤口的缺氧问题构建了两种新型多功能载药体系,体内外实验均显示出高效的组织修复能力。本文的研究内容为临床治疗慢性难愈合伤口提供了新的思路。
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