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大連理工葉俊偉教授 AHM:具有 ROS清除和抗菌雙重功能的類“三明治”結構納米纖維敷料 - 可促進糖尿病感染傷口愈合
2024-09-13  來源:高分子科技

  近年來,越來越多的證據證明,在糖尿病創面微環境中,活性氧(ROS)如羥基自由基(?OH)過渡積累會破壞細胞組織,引發炎癥反應。另外,糖尿病患者免疫力低下、高血糖環境使傷口容易受到細菌侵襲。這些惡性特征不僅會嚴重降低患者生活質量,甚至會讓患者面臨截肢的風險。因此,研發具有抗菌和活性氧清除雙重功能的醫用材料敷料是必要的。



  近日,大連理工大學葉俊偉教授團隊采用靜電紡絲法制備了一種多功能類三明治結構納米纖維敷料(SNDs)。SNDs由聚乳酸(PLA)纖維構成的光熱層,PLA和聚乙烯吡羅烷酮(PVP)纖維構成的緩釋層以及PVP纖維構成的速釋層組成。其中,光熱層包裹了MgB2納米片(MgB2 NSs,而緩釋層和速釋層包裹了負載了鹽酸二甲雙胍的MgB2 NSsMgB2-MetSNDs對大腸桿菌(E. coli)和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)具有優異的抗菌活性,并且通過控制MgB2的氫釋放來消除細胞內的ROS。此外,SNDs具有良好的生物相容性,能有效促進細菌感染的糖尿病創面愈合,為糖尿病創面的治療提供了可行的解決思路。


圖1.SNDs制備過程示意圖以及相關形貌與親疏水性


  通過逐層靜電紡絲制備了類三明治結構納米纖維敷料SNDs, SNDs外層呈現疏水性,不僅保證了良好的光熱穩定性,而且能防止敷料的污染,減少外界對傷口的二次傷害。同時SNDs內層具有親水性,能快速吸收水或組織液,Met的釋放和MgB2 NSs的水解提供有利條件。


圖2.SNDs的光熱、藥物釋放性能和各層結構示意圖


  PLA光熱層SNDs提供了良好的光熱穩定性,而PVP速釋層和PLA-PVP緩釋層能快速持久地控制MgB2水解Met的釋放,不僅如此,SNDs能根據溶液pH以及溫度調節MetH2的釋放速率,實現智能響應。


圖3.SNDs的抗菌性能


  利用MgB2靶向細菌與光熱性質以及Met靜電吸引能力,在808 nm激光照射條件下,SNDsE. coliMRSA的抗菌率高達99.9%


圖4.SNDs的細胞相容性、溶血性和ROS清除性能


  SNDs具有良好的細胞相容性,且無溶血情況發生。此外,利用MgB2水解所釋放的H2SNDs能有效清除細胞內外?OH


圖5.SNDs促進細菌感染糖尿病傷口愈合性能


圖6.小鼠皮膚組織的H&E、Masson和IL-6染色


  通過細菌感染糖尿病傷口模型實驗可以觀察到18天后SNDs處理后的傷口幾乎愈合, PBS對照組愈合緩慢H&E染色Masson染色結果分別表明了使用SNDs后傷口處毛囊血管的快速生長和膠原纖維密度的增加。除此之外,使用SNDs后傷口處的IL-6水平明更低,證明了SNDs的抗炎作用。


  該工作以“Sandwich‐Structured Nanofiber Dressings Containing MgBand Metformin Hydrochloride With ROS Scavenging and Antibacterial Properties for Wound Healing in Diabetic Infections”為題發表在Advanced Healthcare Materials期刊上。大連理工大學博士研究生方月光為該工作的第一作者,葉俊偉教授為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費和遼寧省科技計劃項目的資助。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202402452

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(責任編輯:xu)
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