新闻动态

向细菌感染说“不”!深圳大学研发出加速伤口

2020-02-19

向细菌感染说“不”!深圳大学研发出加速伤口愈合的超疏液ZIF-8水凝胶敷料

在临床中,细菌感染不仅可能使伤口无法愈合,严重时甚至导致组织损伤、死亡及增加医疗费用。伤口敷料由于经济、简便、实用,是防止细菌感染的首要选择。近年来,各种伤口敷料在临床中得到应用,亲水性伤口敷料可将抗菌剂释放到伤口渗出液中飞盈棋牌下载,但可能导致伤口过度出水,严重时甚至损害组织;疏水性伤口敷料可阻止细菌粘附和繁殖并消除过度出水的问题,但由于大多数杀菌活性成分都是水溶性,因而不能有效地包裹和释放杀菌剂。因此,亟需制造一种既可以防止细菌粘附,又能够有效释放杀菌成分的伤口敷料。


近期,深圳大学孔湉湉副教授刘洲副研究员等通过微流控乳液模板法制备了一种由金属有机骨架(MOFs)复合水凝胶制成的超疏液伤口敷料。不仅能够减少细菌的粘附,还可以将抗菌成分包裹并释放到伤口处;通过对感染的全层皮肤缺损大鼠的体内研究表明,该敷料能够促进血管生成和胶原蛋白沉积从而加速伤口愈合,表现出了对慢性伤口的治愈作用,这在临床中具有极大的潜力。


ZIF-8 @ PVA水凝胶膜的制备如图1所示,研究人员使用水包油乳液模板法,采用道康宁749表面活性剂来稳定聚乙烯醇(PVA)水溶液中的硅油液滴,并将ZIF-8纳米颗粒悬浮在水相中;然后将得到水包油乳液收集在培养皿中,油滴逐渐紧密地堆积成六边形结构;当水被蒸发后,PVA与嵌入的ZIF-8纳米颗粒被固化;最后去除油滴,即可得到干燥多孔的ZIF-8 @ PVA水凝胶膜


图1. ZIF-8 @ PVA水凝胶膜的制备工艺


超疏液ZIF-8 @ PVA水凝胶膜超疏液(omniphobic)材料,号称“憎恶一切”。从图2可以看出,研究人员所制备的多孔ZIF-8 @ PVA水凝胶膜不仅表现出120°水接触角的高疏水性,而且表现出了优异的超疏液,即对多种溶液均表现出了较高的接触角,如血液、细菌悬液、细胞悬液、胶原蛋白溶液及橄榄油。


图2. ZIF-8 @ PVA水凝胶膜的全疏性表征


抗菌性能临床治疗过程中,伤口恶化往往来源于细菌的感染,这严重阻碍了伤口的愈合。研究人员采用伤口常见的大肠杆菌(E. coli)测试ZIF-8 @ PVA水凝胶膜的抗菌能力,结果如图3所示,500 μg mL-1ZIF-8 @ PVA敷料的大肠杆菌悬浮液接触角明显高于其他敷料,同时表面的菌落数也明显减少。表明研究人员所制备的多孔水凝胶膜具有优异的抗菌性能。


图3. 抗菌性能测试


杀菌性能除了防止细菌粘附外,伤口敷料还应有助于杀死伤口中的病原体。由于ZIF-8可以消除对伤口有害的微生物和病原体,图4c显示孵育24小时后,大肠杆菌的抑菌率随ZIF-8浓度增加而升高,当浓度达到500 μg mL-1时,99.3%的微生物死亡且没有菌落。证实了该ZIF-8 @ PVA水凝胶可有效防止细菌粘附并杀死有害的病原体。随后,研究人员为了深入了解该水凝胶膜的杀菌机理,表征了ZIF-8锌离子(Zn2+)的释放动力学。结果如图4b所示,从敷料中释放的Zn2+量远低于人体血液中的Zn2+浓度,表明敷料中的锌离子无毒,而且少量的Zn2+会激活细胞质中的超氧化物歧化酶,有助于减轻氧自由基对细胞的损害。


海浪棋牌下载

图4. 杀菌性能测试


体内伤口愈合性能研究人员使用受大肠杆菌感染的全层皮肤缺损大鼠评估了ZIF-8 @ PVA水凝胶在体内的伤口愈合性能。结果如图5所示,500 μg mL-1 的ZIF-8@ PVA敷料处理的伤口在11天后几乎完全愈合,治愈率高达89.6%,表明500 μg mL-1的ZIF-8 @ PVA多孔敷料可有效地促进伤口愈合,这主要归因于其优异的细胞相容性以及锌离子的持续释放,可有效防止感染并诱导血管生成和细胞外基质再生。


图5. 大鼠体内伤口愈合性能测试


在本篇文章中,研究人员通过微流体乳液模板法,制造了用于慢性伤口愈合的全疏性ZIF-8 @ PVA水凝胶膜。可显著减少细菌污染物的附着,并且能够通过持续释放锌离子以杀死细菌。同时该水凝胶膜具有优异的细胞相容性,可在感染的全层皮肤缺损大鼠模型中降低炎症,促进伤口愈合和血管生成。我们相信,研究人员所制备的这种ZIF-8 @ PVA水凝胶膜将在慢性伤口的治疗上得到广泛应用,有望改善临床中伤口细菌感染的现状!


原文链接: 百佳棋牌下载


https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201909389


来源:高分子科学前沿


添加主编为好友(微信号:polymer-xiang,请备注:名字-单位-职称-研究方向),邀请您加入学术圈、企业界、硕博联盟、北美、欧洲、塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技术、车用高分子、发泡、聚酰亚胺、抗菌、仿生、肿瘤治疗等一系列技术交流群。同时可以在菜单中“”,获取群目录。