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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(lèi)“三明治”結(jié)構(gòu)納米纖維敷料 - 可促進(jìn)糖尿病感染傷口愈合
2024-09-13  來(lái)源：高分子科技

  近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)證明，在糖尿病創(chuàng)面微環(huán)境中，活性氧(ROS)如羥基自由基(?OH)的過(guò)渡積累會(huì)破壞細(xì)胞組織，引發(fā)炎癥反應(yīng)。另外，糖尿病患者免疫力低下、高血糖環(huán)境使傷口容易受到細(xì)菌侵襲。這些惡性特征不僅會(huì)嚴(yán)重降低患者生活質(zhì)量，甚至?xí)尰颊呙媾R截肢的風(fēng)險(xiǎn)。因此，研發(fā)具有抗菌和活性氧清除雙重功能的醫(yī)用材料敷料是必要的。



  近日，大連理工大學(xué)葉俊偉教授團(tuán)隊(duì)采用靜電紡絲法制備了一種多功能類(lèi)“三明治”結(jié)構(gòu)納米纖維敷料（SNDs）。SNDs由聚乳酸（PLA）纖維構(gòu)成的光熱層，PLA和聚乙烯吡羅烷酮（PVP）纖維構(gòu)成的緩釋層以及PVP纖維構(gòu)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(fù)載了鹽酸二甲雙胍的MgB2 NSs（MgB2-Met）。SNDs對(duì)大腸桿菌（E. coli）和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）具有優(yōu)異的抗菌活性，并且通過(guò)控制MgB2的氫釋放來(lái)消除細(xì)胞內(nèi)的ROS。此外，SNDs具有良好的生物相容性，能有效促進(jìn)細(xì)菌感染的糖尿病創(chuàng)面愈合，為糖尿病創(chuàng)面的治療提供了可行的解決思路。


圖1.SNDs制備過(guò)程示意圖以及相關(guān)形貌與親疏水性


  通過(guò)逐層靜電紡絲制備了類(lèi)“三明治”結(jié)構(gòu)納米纖維敷料SNDs， SNDs外層呈現(xiàn)疏水性，不僅保證了良好的光熱穩(wěn)定性，而且能防止敷料的污染，減少外界對(duì)傷口的二次傷害。同時(shí)SNDs內(nèi)層具有親水性，能快速吸收水或組織液，為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(jié)構(gòu)示意圖


  PLA光熱層為SNDs提供了良好的光熱穩(wěn)定性，而PVP速釋層和PLA-PVP緩釋層能快速持久地控制MgB2水解和Met的釋放，不僅如此，SNDs能根據(jù)溶液pH以及溫度調(diào)節(jié)Met和H2的釋放速率，實(shí)現(xiàn)智能響應(yīng)。


圖3.SNDs的抗菌性能


  利用MgB2靶向細(xì)菌與光熱性質(zhì)以及Met靜電吸引能力，在808 nm激光照射條件下，SNDs對(duì)E. coli和MRSA的抗菌率高達(dá)99.9%。


圖4.SNDs的細(xì)胞相容性、溶血性和ROS清除性能


  SNDs具有良好的細(xì)胞相容性，且無(wú)溶血情況發(fā)生。此外，利用MgB2水解所釋放的H2，SNDs能有效清除細(xì)胞內(nèi)外的?OH。


圖5.SNDs促進(jìn)細(xì)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(guò)細(xì)菌感染糖尿病傷口模型實(shí)驗(yàn)可以觀察到18天后SNDs處理后的傷口幾乎愈合，而 PBS對(duì)照組愈合緩慢。H&E染色和Masson染色結(jié)果分別表明了使用SNDs后傷口處毛囊血管的快速生長(zhǎng)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 MgB2 and Metformin Hydrochloride With ROS Scavenging and Antibacterial Properties for Wound Healing in Diabetic Infections”為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials期刊上。大連理工大學(xué)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(guó)家自然科學(xué)基金、中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)和遼寧省科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。


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

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（責(zé)任編輯：xu）
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