载大蒜素胶束复合水凝胶的制备及应用于皮肤伤口的治疗

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在日常生活中,皮肤由于机械摩擦、过敏物质、灼烧和疾病等影响受到损伤感染的现象十分常见,这些损伤在不同程度上损害了皮肤的正常功能。尤其是较难愈合的慢性伤口,如糖尿病引发的糖尿病足溃疡等,不利于病患康复。在慢性伤口处存在大量的活性氧自由基,当组织中氧化还原化学物质不平衡时,就会发生氧化应激反应(ROS),使得细胞的新陈代谢水平受到抑制,炎症不能消退。同时伤口愈合缓慢会导致细菌感染的风险增大,使得伤口受阻。为了解决这一问题,本论文制备了一种可注射原位成型且具有氧化还原响应性的纳米复合水凝胶敷料,将载大蒜素的聚乙二醇-二硒十一烷基聚氨酯-聚乙二醇嵌段聚合物胶束均匀分散到甲基丙烯酸酐化明胶中,得到载大蒜素胶束复合水凝胶(Allicin@micelle-Gel),作用在慢性伤口环境,在炎症区域载药纳米胶束响应ROS信号精准释放大蒜素药物,起到抗菌、降低ROS、促进细胞新陈代谢的作用,从而促进伤口快速愈合。本论文制备了具有氧化还原响应性的载大蒜素的mPEG-PUSeSe-mPEG胶束,胶束中低键能、反应灵敏的二硒键可以在非常温和的氧化还原条件下断键,释放出包裹的药物。通过核磁共振氢谱(NMR)表征了嵌段共聚物的分子链结构;通过傅里叶转换红外光谱(FT-IR)测定了其特征官能团;通过质谱(MS)测定了其荷质比,其结果与分子式一致。通过动态光散射法(DLS)测得载药前后胶束粒径为157 nm和181 nm;通过紫外分光光度仪测得药物释放曲线。其次,为了使敷料更加贴合患者的伤口,制备了可注射原位成型的光敏性水凝胶甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶(GelMA),用于各种不规则的皮肤损伤,达到精准治疗的效果。之后探讨了光引发剂含量对GelMA的影响,傅里叶转换红外光谱(FT-IR)测得随着光引发剂含量增加特征峰面积变大,通过扫描电镜图片可知随着光引发剂含量变大,孔隙尺寸减小,通过压缩力学性能表征可知,0.3%含量光引发剂的GelMA强度最佳。之后将Allicin@micelle均匀分散在GelMA前体液中固化成胶,制备得到载大蒜素胶束复合水凝胶(Allicin@micelle-Gel),通过元素测试分析测定了其载药量。金色葡萄球菌抑菌环和抑菌率实验表明,载大蒜素胶束复合水凝胶对革兰氏阳性菌有优异的抑制作用。最后,为了探究载大蒜素胶束复合水凝胶的生物相容性,将成纤维细胞、间充质干细胞和巨噬细胞培养在其上。AO/PI染色结果表明在大蒜素浓度为20μg/m L时细胞大面积铺展且凋亡细胞较少,与空白水凝胶、胶束水凝胶、载大蒜素水凝胶相比,载大蒜素胶束复合水凝胶的细胞增殖状态最佳,证明其具有良好的生物相容性。通过探究间充质干细胞在载大蒜素胶束复合水凝胶中的迁移可知,大蒜素可以有效促进间充质干细胞的迁移。成功构建了大鼠全层皮肤损伤模型,探究了载大蒜素胶束复合水凝胶对伤口的修复能力,结果表明,经过二十天的治疗,实验组伤口愈合时间明显缩短,HE染色结果可以看出肉芽组织颜色变淡,新生血管减少,有新的毛囊生成。Masson染色可知,不规则的胶原蛋白纤维被规则有弹性的胶原蛋白所取代,与其他对照组比较具备更快速的愈合效果。综上,可注射原位成型且具有氧化还原响应性的载大蒜素胶束复合水凝胶功能性伤口敷料具有良好的生物相容性,能够起到精准治疗、加速伤口愈合的作用,在慢性伤口的治疗领域具有良好的应用前景。
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