【摘 要】
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作为人体最大的器官,皮肤对维持人体内环境稳定和身体的正常生理功能有着重要作用。然而,慢性皮肤病伤口经常破坏皮肤的完整性,可能通过诸如细菌感染,炎症,组织坏死等对人体造成严重的创伤。为了有效地治疗伤口,伤口敷料经常用于恢复皮肤的正常功能和促进伤口愈合。丝素蛋白(Silk Fibroin,SF)因其可降解、生物相容性良好和机械强度可调等优点,已成为制备理想伤口敷料的首选天然高分子材料之一。本文选用SF
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作为人体最大的器官,皮肤对维持人体内环境稳定和身体的正常生理功能有着重要作用。然而,慢性皮肤病伤口经常破坏皮肤的完整性,可能通过诸如细菌感染,炎症,组织坏死等对人体造成严重的创伤。为了有效地治疗伤口,伤口敷料经常用于恢复皮肤的正常功能和促进伤口愈合。丝素蛋白(Silk Fibroin,SF)因其可降解、生物相容性良好和机械强度可调等优点,已成为制备理想伤口敷料的首选天然高分子材料之一。本文选用SF作为基底材料,天然药物松萝酸(Usnic Acid,UA)作为抗菌剂,通过静电纺丝法制备了松萝酸/丝素蛋白复合伤口敷料(Usnic Acid-Silk Fibroin Composite Wound Dressing,USCWD),并对其各项性能及应用价值进行检测和研究。具体研究内容及结果如下:(1)USCWD的制备及性能检测。利用天然蚕茧提取SF水溶液,浓缩后的SF溶液与UA混合,通过静电纺丝法制备USCWD。对USCWD表面微观形貌、化学结构、机械性能、降解特性、透气性(Water Vapor Transmission Rate,WVTR)、药物释放行为进行表征与测试。扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)结果显示:USCWD由平均直径为360±10 nm的纤维交叉缠绕成纳米纤维支架,该特殊结构赋予了USCWD高于商用敷料Tegaderm Hydrocolloid 3M近乎2倍的WVTR。甲醇短时间浸泡,可将USCWD内部的β-sheet含量从15.45%(处理前)增加至50.27%(处理后);且在SF浓度一定时(20 wt%),将USCWD的最终张力强度(Ultimate Tensile Strength,UTS)从1.68±0.41 MPa(处理前)提高至2.61±0.61MPa(处理后);同时在很大程度上降低了USCWD体外降解的速率;并将药物释放时间延长至8天,克服了传统敷料可能出现的爆发式药物释放。(2)对USCWD的生物性能研究。本研究首先选择革兰氏阳性菌:金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)、化脓性链球菌(Streptococci pyogenes,S.pyogenes)和革兰氏阴性菌:大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,P.aeruginosa)对USCWD的抗菌性能进行验证;其次通过NIH3T3成纤维细胞检验USCWD的生物相容性;最后通过小鼠背部全层皮肤厚度伤口模型检测其促伤口愈合的能力及可能的机制。研究结果表明,在固态平板抗菌与细菌悬液抗菌两种抗菌方式下,USCWD对革兰氏阳性菌表现出超高的敏感性:抑菌指数分别高达2.02±0.09和12.01±0.25,同时能有效抑制革兰氏阴性菌的生长:抑菌指数分别为1.65±0.08和1.19±0.01。NIH3T3成纤维细胞培养在USCWD的浸泡液中,存活率高达99%,且细胞形态正常;细胞能够在USCWD上进行正常的生理活动。USCWD与Tegaderm Hydrocolloid 3M相比较,用USCWD处理的小鼠背部伤口在第3天表现出明显的收缩,病理切片的染色结果也验证了USCWD比Tegaderm Hydrocolloid 3M具有更快的细胞角蛋白-10(Cytokeratin-10,CK10)和血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)形成,缩短了伤口愈合的时间。综上所述,本研究利用SF和UA通过静电纺丝法制备出的USCWD具有可调的机械性、良好的降解性、透气性、抗菌性、生物相容性等多重优点,并能有效促进伤口愈合,为改善慢性伤口修复提供了潜在应用。
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