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创口敷料的选择对皮肤创伤的愈合时间和治愈效果至关重要。本文针对细菌纳米纤维素(Bacterial nanocellulose, BNC)作为医用敷料时功能单一,无主动促进创伤愈合的不足,通过复合海藻酸钠(Sodium alginate, SA)与聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA),同时以硼酸(Boric acid, BA)作为交联剂和抑菌剂,以期得到具有优异的力学性能、促凝血性能以及广谱抗菌性的新型复合功能敷料。
首先,本文通过微生物发酵制得 BNC,经旋转浸渍,将 SA 与PVA溶液充分浸润到BNC结构中,分别得到SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC。将上述材料置于CaCl2-BA混合液中交联,得到复合抗菌水凝胶。通过场发射电子显微镜和傅里叶红外光谱的结果可以看出,SA和PVA均匀稳定地与BNC进行了复合。力学性能测试结果表明:BNC的最大拉伸应力为7.05N,而SA/PVA/BNC最大应力为23.04N,提高3.3倍;BNC的杨氏模量为0.79,SA/PVA/BNC的杨氏模量相比提高了近6倍,为4.18。由控水性能表征可知,四种水凝胶的吸水率为 BNC>PVA/BNC>SA/BNC>SA/PVA/BNC。其中 BNC的吸水率为 85.4%,SA/PVA/BNC 的为 67.98%;四种水凝胶的给水率情况为BNC>PVA/BNC>SA/BNC>SA/PVA/BNC,其中 BNC 的给水率为58.87%,SA/PVA/BNC 46.16%;四种水凝胶的水蒸气透过率排序 为 BNC>PVA/BNC>SA/PVA/BNC>SA/BNC , 其 中 BNC 为1222.7±24 g/m2/24h,SA/PVA/BNC水凝胶为751.8±40 g/m2/24h。
接着,本文对复合水凝胶的抗菌性进行了评估。与BNC相比较, SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC表现出显著的抗菌性能,且经高灭菌后仍稳定。通过吸收法实验得到 SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC对金黄色葡萄球菌的抗菌率R分别达94.7%、95.0%和95.6%,其所对应的抑菌值A则为1.2、1.3、1.4;对大肠杆菌的抗菌率R分别达到94.6%、95.3%和95.1%,所对应的抑菌值A分别为1.3、1.4和1.3。
本文还评价了复合水凝胶的细胞毒性、促凝血性和促伤口愈合情况。通过CCK-8及细胞染色得知,复合水凝胶均具有较好的生物相容性。全血凝固时间结果表明BNC、SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC的促凝血性能有明显差异,其中SA/PVA/BNC效果最好,具体排序为SA/PVA/BNC>SA/BNC>PVA/BNC>BNC。伤口实验表明:经过一周的治疗时间,SA/PVA/BNC组的伤口已经痊愈, SA/BNC组和PVA/BNC组接近愈合,BNC组的伤口愈合比较缓慢,伤口面积较大且红肿。
从实验结果可以看出,与 BNC 相比,SA/BNC,PVA/BNC, SA/PVA/BNC的力学性能、抗菌性能和促伤口愈合性能得到了显著提升,具备功能性创伤敷料所需的基本特性,有应用于临床的潜力。
首先,本文通过微生物发酵制得 BNC,经旋转浸渍,将 SA 与PVA溶液充分浸润到BNC结构中,分别得到SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC。将上述材料置于CaCl2-BA混合液中交联,得到复合抗菌水凝胶。通过场发射电子显微镜和傅里叶红外光谱的结果可以看出,SA和PVA均匀稳定地与BNC进行了复合。力学性能测试结果表明:BNC的最大拉伸应力为7.05N,而SA/PVA/BNC最大应力为23.04N,提高3.3倍;BNC的杨氏模量为0.79,SA/PVA/BNC的杨氏模量相比提高了近6倍,为4.18。由控水性能表征可知,四种水凝胶的吸水率为 BNC>PVA/BNC>SA/BNC>SA/PVA/BNC。其中 BNC的吸水率为 85.4%,SA/PVA/BNC 的为 67.98%;四种水凝胶的给水率情况为BNC>PVA/BNC>SA/BNC>SA/PVA/BNC,其中 BNC 的给水率为58.87%,SA/PVA/BNC 46.16%;四种水凝胶的水蒸气透过率排序 为 BNC>PVA/BNC>SA/PVA/BNC>SA/BNC , 其 中 BNC 为1222.7±24 g/m2/24h,SA/PVA/BNC水凝胶为751.8±40 g/m2/24h。
接着,本文对复合水凝胶的抗菌性进行了评估。与BNC相比较, SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC表现出显著的抗菌性能,且经高灭菌后仍稳定。通过吸收法实验得到 SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC对金黄色葡萄球菌的抗菌率R分别达94.7%、95.0%和95.6%,其所对应的抑菌值A则为1.2、1.3、1.4;对大肠杆菌的抗菌率R分别达到94.6%、95.3%和95.1%,所对应的抑菌值A分别为1.3、1.4和1.3。
本文还评价了复合水凝胶的细胞毒性、促凝血性和促伤口愈合情况。通过CCK-8及细胞染色得知,复合水凝胶均具有较好的生物相容性。全血凝固时间结果表明BNC、SA/BNC、PVA/BNC、SA/PVA/BNC的促凝血性能有明显差异,其中SA/PVA/BNC效果最好,具体排序为SA/PVA/BNC>SA/BNC>PVA/BNC>BNC。伤口实验表明:经过一周的治疗时间,SA/PVA/BNC组的伤口已经痊愈, SA/BNC组和PVA/BNC组接近愈合,BNC组的伤口愈合比较缓慢,伤口面积较大且红肿。
从实验结果可以看出,与 BNC 相比,SA/BNC,PVA/BNC, SA/PVA/BNC的力学性能、抗菌性能和促伤口愈合性能得到了显著提升,具备功能性创伤敷料所需的基本特性,有应用于临床的潜力。