改性壳聚糖的制备及其在细菌感染创面修复中的应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quanxi111
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皮肤是人体抵御微生物入侵的天然屏障,因创伤皮肤受到细菌污染而形成的感染创面对人类健康造成了越来越严重的威胁。控制感染与促进愈合是细菌感染创面修复过程中的关键因素。天然高分子壳聚糖不仅生物相容性良好,还具有抗菌促愈合等多种生物活性,有同时实现控制感染与促进愈合的潜力。本论文通过对壳聚糖进行化学改性,结合体内外实验探讨了改性壳聚糖中抗菌活性和生物安全性的平衡关系,并对改性壳聚糖在细菌感染创面修复过程中的应用进行了研究。具体工作如下:  1.通过对不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖进行胍基化改性,制备了一系列氨基被部分胍基化的取代产物——胍基改性壳聚糖,利用傅里叶红外变换光谱、元素分析、X射线衍射光谱等表征了产物的化学结构。经胍基化改性后的产物水溶性明显提升,冷冻干燥所得的大孔网络结构也使溶剂分子可以快速渗入,使得胍基改性壳聚糖在一定浓度、pH范围内能够溶解并质子化而带有正电荷。通过对胍基改性壳聚糖的ζ电势与抗菌性能的研究发现,对分子量为二十万、脱乙酰度较高的壳聚糖进行胍基化改性能够得到抗菌效果相对较好的胍基改性壳聚糖,且在中性偏酸环境中更有利于其发挥广谱的抗菌作用。  2.向壳聚糖中先后引入亲水性的聚乙二醇链段与正电性的胍基官能团设计合成了能够有效平衡材料抗菌性能与生物安全性的胍基/聚乙二醇双改性壳聚糖,并通过元素分析、傅里叶红外变换光谱等结构表征确定了双改性壳聚糖中聚乙二醇与胍基的取代度。研究双改性壳聚糖的抗菌性能及机理、体内外毒性发现,由于聚乙二醇链段与胍基官能团的同时存在使得双改性壳聚糖在不损失抗菌活性的同时有效提高了生物安全性,实现了抗菌性能与生物安全性在同种材料中的平衡,为同时实现控制感染与促进愈合提供了可行方案。  3.分别构建金黄色葡萄球菌感染的小型猪全层皮肤缺损模型与大鼠全皮层缺损模型,并利用基于改性壳聚糖的简易敷料对创面进行治疗,用于研究改性壳聚糖在修复细菌感染创面过程中的应用。在小型猪的感染创面模型中,基于胍基改性壳聚糖的创伤敷料对创面金黄色葡萄球菌的控制能力与商业样品银离子敷料类似,且皮肤、器官组织病理学分析结果中也未见明显异常。而在大鼠感染创面模型中,经聚乙二醇/胍基双改性壳聚糖处理的创面中细菌数目明显减少。创面边缘完整清晰,愈合过程快速温和且无炎性反应或过度愈合出现。感染创面在短期内已被新生表皮完全覆盖,新生血管及肉芽组织丰富,有疑似毛囊形成。
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