可用于糖尿病足溃疡治疗的温敏性抗菌可注射性水凝胶敷料研究

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糖尿病足溃疡(DFU)是一种常见的糖尿病并发症。对比一般伤口,DFU一旦形成就极难治愈,会导致感染、坏疽、截肢、甚至死亡,给患者带来极大的痛苦。面对这种复杂的慢性伤口,一般伤口敷料难以完全适应伤口的位置、深度及形状,并且在更换伤口敷料时褪去比较困难,会对伤口形成二次伤害,影响伤口愈合。为此,本文构建了一种可用于糖尿病足溃疡治疗的温敏性抗菌可注射性水凝胶敷料(insulin@PLGA,Ag)/CPN。具有以下优点:1.可注射性不受伤口形状的影响;2.在体温下可快速成胶,在更换敷料时,利用凝胶-溶液的温敏性转换即可方便褪去;3.负载的insulin@PLGA与AgNPs赋予水凝胶胰岛素缓释功能和抗菌性能,有利于伤口愈合。具体研究如下:(1)CPN可注射温敏性伤口敷料的合成与表征利用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在引发剂2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)以及链转移剂巯基乙酸(MAA)的存在下自发聚合形成聚(N-异丙基丙烯酰胺)-羧酸(PNIPAM-COOH)。提高MAA与NIPAM的摩尔比可使PNIPAM-COOH的数均分子量降低,当NIPAM、AIBN、MAA的摩尔比为100/1/10时,PNIPAM-COOH1的分子量最大,为1.9×10~4。通过旋转流变仪测量不同分子量PNIPAM-COOH粘度与温度的关系,结果显示,PNIPAM-COOH的分子量越大,LCST越低。优选分子量最大的PNIPAM-COOH1,其LCST为31.60℃。通过羧基与氨基的反应将PNIPAM-COOH1接枝到壳聚糖(CS)上,形成CPN水凝胶。旋转流变仪测试结果显示CS的投料量不影响CPN水凝胶的LCST,但是高CS含量的CPN12.93水凝胶具有更大的粘度,更适合用作伤口敷料。通过对比不同质量分数的CPN12.93水凝胶,发现质量分数为15%的CPN12.93凝胶时间为18 s,适合于伤口处理。SEM测试发现CPN12.93具有相互连通的孔隙结构。温敏性测试发现CPN12.93水凝胶可在溶液(25℃)—凝胶(37℃)之间多次重复转换,结构与性能稳定。(2)insulin@PLGA微球的制备与研究利用油/水/油乳化法制备出负载胰岛素的insulin@PLGA微球。通过BET测得不负载胰岛素的PLGA微球孔径为63.99 nm,可以负载胰岛素。SEM结果显示insulin@PLGA微球的平均粒径39μm。使用BCA法和TG法测得insulin@PLGA微球的胰岛素负载量为7.8%,包封率为87.4%。体外释药曲线显示insulin@PLGA微球在前三天的胰岛素释放量为82.1%,容易满足胰岛素药效浓度需要。(3)(insulin@PLGA,Ag)/CPN水凝胶的制备与性能使用非原位合成的方法合成AgNPs,并与insulin@PLGA、CPN12.93水凝胶复合制备出(insulin@PLGA,Ag)/CPN水凝胶。EDS测试发现水凝胶中Ag元素含量为1.994%。旋转流变仪测试表明(insulin@PLGA,Ag)/CPN的LCST与CPN12.93相同,为31.60℃,粘度与粘弹性会比CPN12.93好,且同样可以在(25℃)—凝胶(37℃)之间多次转变,具有良好的可注射性以及温敏性,结构与性能稳定。使用大肠杆菌与金黄色葡萄球菌对(insulin@PLGA,Ag)/CPN的抗菌性能进行测试,发现(insulin@PLGA,Ag)/CPN相比CPN12.93具有更强的抗菌能力,并且对于金黄色葡萄球菌的抗菌能力要比大肠杆菌强。小鼠L929成纤维细胞培养结果显示,(insulin@PLGA,Ag)/CPN水凝胶在培养24 h和72 h后的细胞存活率达到90%以上,具有良好的生物相容性。
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