原创Pan XX 抗菌科技圈
第一作者：Siyao Lv
通讯作者：Xulin Jiang
通讯单位：武汉大学
研究速览
近期，武汉大学的Xulin Jiang课题组在Biomaterials Science上发表了有关长效、可生物降解载银羧甲基甲壳素膜用于感染伤口愈合的研究工作。细菌感染是人类皮肤感染的主要原因之一，并与伤口愈合延迟和继发并发症有关。在这项工作中，作者在不使用任何交联剂的情况下，制备了一系列基于热敏羧甲基甲壳素的新型可生物降解薄膜。羧甲基甲壳素薄膜具有良好的柔韧性、高透明度、适当的吸水能力，可为伤口愈合提供湿润的环境。银离子（Ag ）负载的羧甲基甲壳素薄膜中机械强度良好（干态 56.39 MPa，湿态 0.66 MPa），高于已报道的可生物降解敷料和市售的敷料敷料。与商业化的含银水纤维敷料 (AQUACEL®) 相比，该复合膜可提供Ag 的缓释缓释，具有良好的强度和生物降解性，在体外对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出优异的长效抗菌活性，且无明显细胞毒性，仍具有良好的抗菌活性。更重要的是，负载Ag 的羧甲基几丁质膜在金黄色葡萄球菌感染的全层皮肤缺损体内模型中可以促进感染的皮肤伤口愈合，因为它具有持久的抗菌活性、良好的生物相容性、渗出液吸收和保持湿润的环境。
要点分析
要点一：材料的选择，甲壳素是自然界中最丰富的氨基多糖，在生物医学领域有着广泛的应用。研究发现，甲壳素具有促进创面愈合的活性，这是由于n -乙酰氨基葡萄糖的存在，而n -乙酰氨基葡萄糖是皮肤组织修复瘢痕组织的重要成分。此外，甲壳素具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性，克服了纱布等传统创面敷料的缺点。
要点二：甲壳素的改性与银离子联合抗菌，该论文合成的热敏性的羧甲基甲壳素(CMCH)，克服了原来溶解性差的问题，它在碱性水溶液中溶解，甚至在中性水溶液中也可以。此外，CMCH在体内可被溶菌酶降解，且降解产物无任何毒副作用。然而，单独的CMCH并不具有抗菌性能，这限制了其在伤口愈合过程中的应用。所以本文采用甲壳素与Ag 联合抗菌，提高生物相容性的同时实现抗菌。
图文导读
图1：羧甲基甲壳素膜的性能表征。(a)吸水率，(b)水蒸气透气性，(c)吸湿性，(d)光学透明度，(e)照片
图2: (a)干态和(b)湿态羧甲基甲壳素薄膜的拉伸应力-应变曲线。
图3: (a) LTCF-5膜在不同浓度溶菌酶作用下的体外生物降解，(b)不同羧甲基甲壳素膜在2 mg /L溶菌酶作用下的体外生物降解。
图4: (a) LTCF和LTCF- ag的XRD谱，(b) SEM和EDS谱，(c) XPS谱;Ag 3d (d)、LTCF (e)和LTCF-Ag (f)的N1s的高分辨率光谱。
图5: 生理盐溶液中LTCF-Ag膜(a)和aquatic®(b)的Ag 累积释放曲线。
图6: LTCF和LTCF- Ag薄膜的抗菌性能。(a)未浸泡生理盐膜的抑菌带代表性照片(D0)， (b)生理盐膜预定时间浸泡LTCF-Ag膜的抑菌带代表性照片，(c)金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在膜表面的SEM照片，(d)细菌菌落数和(e)相对细菌活力
图7：评价LTCF和LTCF- Ag薄膜在不同时间的体内抗菌和创面愈合效果。(a)照片和(b) PBS、LTCF和LTCF- Ag薄膜处理的伤口的测量;(c) 14天后新生亲缘细胞的上皮厚度和体内H&E染色结果。
结论
该研究在不使用任何化学交联剂的情况下，成功制备了一系列具有热敏性羧甲基取代度的羧甲基甲壳素(CMCH)薄膜。羧甲基甲壳素膜具有良好的吸水性、透明性、可降解性，并能保持湿润的环境。其中，在-30℃ 95%乙醇水溶液中制备的LTCF-5在干、湿两种状态下的机械强度最高(分别为56.39 MPa和0.66 MPa)，高于近三年报道的可生物降解敷料和市面上销售的敷料。适当的Ag 通过交换加载在LTCF-5膜上，可持续释放27天以上。LTCF-Ag与水凝胶®敷料相比，具有优异的Ag 缓释能力、良好的强度和生物降解性。此外，LTCF-Ag膜表现出良好的细胞相容性持久的抗菌活性，在磷酸盐缓冲生理盐水中使用7天，仍然具有几乎100%的抑菌率。更重要的是，LTCF-Ag在金黄色葡萄球菌感染的全层皮肤缺损的体内模型中显示出更快的伤口愈合速度，而不产生瘢痕。这些结果表明，LTCF-Ag薄膜是一种很好的长效材料抗菌活性的感染伤口愈合。
全文链接：https://doi.org/10.1039/D2BM01046A
参考文献：Lv, S; Jiang, X, Silver loaded biodegradable carboxymethyl chitin films with long-lasting antibacterial activity for infected wound healing, Biomaterials Science 2022.
DOI: 10.1039/d2bm01046a
投稿kangjunkejiquan@163.com
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