多层复合创伤敷料的结构构建及其对伤口愈合机制的研究

发布时间：2020-09-02 19:24

　　 皮肤是人体最大的器官,作为机体的第一道生物防御屏障,可防止细菌等微生物的入侵,也可使机体免受外界环境理化因素的伤害。在急性创伤、烧伤等因素的影响下,皮肤正常生理功能和屏障功能遭到破坏,导致水电解质平衡紊乱、营养物质丢失或感染等的发生,甚至威胁生命。本课题根据理想创伤敷料的特点,应用细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)、玉米醇溶蛋白(Zein)、乙基纤维素(Ethyl cellulose,EC)、王不留行黄酮苷(Vaccarin,Vac)、光敏剂(Protoporphyrin IX,PPIX)等基材或药物进行创伤敷料的结构设计和研究,分别制备多层复合创伤敷料(Multilayer composite wound dressing,MC)的骨架层、促愈层和保护层,主要研究内容和结论如下:利用木醋杆菌(Gluconacetobacter xylinum)制备了BC膜,利用溶液浸渍法制成负载Vac的细菌纤维素膜(BC/Vac),并对材料的理化性质、力学性能、细胞毒性和药物释放等进行表征和评价。结果表明:BC和BC/Vac膜具有三维网状结构,两者的细胞毒性为0级,BC具有理想的生物相容性,BC/Vac膜具有促进细胞增殖的作用;BC干膜断裂强度和杨氏模量高,不易变形,但呈现较低的断裂伸长率,易碎裂。BC湿膜和BC/Vac复合膜具有一定的强度,延展性也较好,但表面湿滑,不易再加工和保存。同时通过药物释放实验发现,通过溶液浸渍法制备的BC/Vac复合膜在PBS溶液中出现了突释。进一步探讨机械性能良好且易再次加工和保存的细菌纤维素复合物,用于多层复合创伤敷料的制备。采用生物复合的方法,获得BC/PETN(BC/Polyester nonwoven fabric)复合膜。结果表明:BC/PETN复合膜具有纳米网状结构、良好的柔韧性以及机械性能。亲水性好,接触角为37.4±5.6°;吸湿性高,24 h的吸水量可达到883%。可作为本课题多层复合创伤敷料结构设计中的骨架层。为制备具有多重效应的活性伤口敷料,利用静电纺丝技术制备水稳定性高的Zein/EC复合膜,并分别负载药物Vac和PPIX,对上述复合膜进行结构表征和性能评价,结果表明:负载总聚合物质量为2%的Zein/EC/Vac纳米纤维膜显示最优的促细胞增殖效果,并且负载不同浓度药物的Zein/EC/Vac纳米纤维膜表现出良好的药物缓释能力。可作为本课题多层复合创伤敷料结构设计中的促愈层。通过抑菌圈实验、平板菌落计数法和细菌穿透实验观察,发现负载光敏剂PPIX的Zein/EC/PPIX纳米纤维膜能有效抑制细菌的生长,表现出理想的抗菌效果,其中负载低浓度光敏剂的Zein/EC/PPIX纤维膜显示更优的抗菌效果。可作为本课题多层复合创伤敷料结构设计中的保护层。基于上述研究,进一步制作多层复合创伤敷料。应用静电纺丝技术将Zein/EC/Vac和Zein/EC/PPIX纤维分别沉积在BC/PETN复合膜的两面,并用热压仪将三层结构加固,形成多层复合创伤敷料(MC)。制备小鼠急性皮肤损伤模型,将MC组设为实验组,分别将无菌纱布(Control)和纳米银敷料(Nano-Ag)作为阴性和阳性对照组,应用于小鼠皮肤伤口进行观察和作用机制研究。结果表明:MC组处理的小鼠伤口在造模后第10天,愈合率达到92.4%,显著高于Control组。病理学结果显示,在造模后第10天,MC组和Nano-Ag组创口缘已有新生表皮,肉芽组织填入,完成了组织重塑过程。应用蛋白质免疫印迹技术测定MC组与Control组PI3K/Akt通路中Akt、p-Akt和eNOS以及VEGF的表达水平,发现造模后第10天Akt的磷酸化程度,造模后第3天、第7天、第10天eNOS的相对表达量,造模后第3天VEGF的相对表达量,MC组均高于Control组,具有显著性差异。以上结果表明,应用本研究设计的多层复合创伤敷料处理伤口,可营造湿性愈合微环境,同时伴随药物的稳定持续释放,可能通过激活PI3K/Akt信号通路,促进伤口愈合。综上,本研究基于细菌纤维素膜,利用静电纺丝技术,负载具有促细胞增殖和抗菌作用的药物,制备具有活性敷料特点的多层复合创伤敷料,并探讨该敷料对创面愈合的影响及愈合作用机制,为临床皮肤创伤的治疗提供参考的思路和手段。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08;TQ342.87
【部分图文】：

第一章 绪论伤口敷料概述织的结构及功能织作为人体内最大的器官，具有感觉、吸收、排泄、代谢和免疫时作为人体的第一道生理屏障，可保护人体免受外界环境的影响皮、真皮、皮下组织和各种附属器构成。一般情况下，表皮细胞谢，不断损伤与脱落，继而由基底细胞增生补充，表皮、真皮和断更新以维持皮肤的正常功能[1]。合的过程因引起的皮肤完整性受损都被视作是一种伤口，而伤口愈合是由度协调的过程完成（如图 1-1 所示），主要由止血期、炎性反应和组织重构期互相重叠完成。

江南大学博士学位论文电纺丝、表面化学修饰、涂层或物理吸附。除了将药物加载到静电纺丝纳米纤维中之外，还可以通过控制纳米纤维膜结构（孔隙率），膜的厚度和膜生物降解性（时间）实现药物释放受控方式。将药物或生物活性分子装载到静电纺丝纳米纤维中作为后纺丝改性是产生纳米纤维药物释放系统的最直接方法（图 1-2）。

图 1-3 整体学术思路和研究路线Fig. 1-3 Overall academic thinking and research route主要研究内容主要包括：（1）将 BC 设计为骨架层，制备 BC/Vac 和 BC/PETN 复合膜，分别探讨 BC 及其 BC 复合膜的结构特征、生物相容性、药物释放能力、吸湿性及其机械性能，从而探讨 BC 及其复合膜作为多层复合创伤敷料骨架层的应用潜力。（2）利用静电纺丝技术制备 Zein/EC/Vac 复合膜，进行结构表征，并评价负载不同浓度 Vac的静电纺丝膜对细胞的增殖作用及药物释放效果，探讨其作为多层创伤敷料促愈层的应用潜力。（3）利用静电纺丝技术制备 Zein/EC/PPIX 膜，进行结构表征，并评价负载不同浓度 PPIX 的静电纺丝膜的抗菌活性，探讨其作为多层创伤敷料保护层的应用潜力。（4）基于前期研究结果，对多层复合创伤敷料进行结构设计，并观察其形貌结构特点。将多层复合创伤敷料应用于小鼠急性全层皮肤组织损伤模型，在术后不同的天数观察伤口愈合情况，并局部取材，应用病理组织切片和蛋白免疫印迹等实验手段和方法探讨多层复合创伤敷料对伤口愈合的作用效果和作用机制。最后，对本课题的全部工作进行总结，指出其中的不足之处，为后续的研究工作提供建议和方向。

【参考文献】

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1 陈晓婕;蒋剑平;陈文晖;;激光和LED光源对原卟啉Ⅸ光动力效应的基础研究[J];中国激光医学杂志;2015年04期

2 魏庆双;孙忠人;杨添淞;李佳;郭恒瑞;杨佳鹏;;电针上调皮肤切除伤小鼠创缘组织eNOS的表达[J];针灸临床杂志;2015年06期

3 娄西中;王军委;贺少鹏;贺晓辉;贺军会;;乙基纤维素的性能特征及在硅树脂耐高温涂料中的应用[J];涂料技术与文摘;2014年08期

4 刘祥琴;喻华;乔宁;黄湘宁;;伤口感染常见病原菌分布及耐药监测[J];四川医学;2013年11期

5 姚鸿;陈立红;;伤口湿性愈合理论的临床应用进展[J];中华护理杂志;2008年11期

6 熊建文;肖化;张镇西;;MTT法和CCK-8法检测细胞活性之测试条件比较[J];激光生物学报;2007年05期

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3 杨燕;用作药物载体的纳米复合材料的制备及初步载药性能研究[D];湖北科技学院;2016年

4 纪海莹;阳离子卟啉光敏剂的光动力抗菌活性及作用机制研究[D];北京协和医学院;2016年

5 崔静;静电纺PVA-SbQ/zein载药纳米纤维创伤愈合材料的研究[D];江南大学;2015年

6 周丽;携载水溶性药物的静电纺丝缓释体系的构建及药物释放研究[D];苏州大学;2015年

7 张雪婷;具有抗菌功能的细菌纤维素/无纺布敷料的制备和性能研究[D];华南理工大学;2015年

8 孙琳;杂化TiO_2多孔薄膜及其无紫外光辐照下的超亲水特性[D];浙江大学;2014年

本文编号：2811000