具有光动力治疗效果的基电纺纳米纤维垫可有效抵抗伤口感染

Mater. Sci. Eng. C：具有光动力治疗效果的聚（γ-谷氨酸）基电纺纳米纤维垫可有效抵抗伤口感染

DOI:10.1016/j.msec.2020.110936

与伤口愈合过程相关的致病性细菌感染通常会导致严重的并发症。在本文中，制备了具有光动力治疗（PDT）效果的生物相容性抗菌电纺纳米纤维垫，以加速感染伤口的愈合。通过对水溶液中聚阴离子聚（γ-谷氨酸）（γ-PGA）和阳离子光敏剂5,10,15,20-四（1-甲基-4-吡啶基）卟啉四（对甲苯磺酸盐）（TMPyP）的共静电纺丝制备了纳米纤维垫，并通过化学交联使其稳定。所制备的纳米纤维垫不仅能为伤口床提供湿润的微环境，而且还可以通过释放细胞毒性的活性氧（ROS）在可见光照射下提供有效的杀菌活性。体外抗菌试验表明，在较低的TMPyP负载量（0.1 wt％）下，它们能有效地消除板谱细菌。同时，这些纳米纤维垫表现出良好的生物相容性，对哺乳动物细胞和红细胞（RBCs）没有明显的不利影响。体内动物试验表明，及时有效的抗菌治疗具有可忽略的局部毒性，可以达到抑制炎症反应和促进伤口愈合的目的。这种具有生物相容性和抗菌性的γ-PGA-TMPyP纳米纤维垫在实际的抗感染应用，尤其是伤口敷料应用中，显示出巨大的潜力。

图1.制备的纳米纤维垫交联前的特性。（A）（a）γ-PGA、（b）γ-PGA-TMPyP0.02、（c）γ-PGA-TMPyP0.1和（d）γ-PGA-TMPyP0.5的代表性SEM图像。（B）相应纳米纤维垫的直径分布。（C）各种纳米纤维交联之前的ATR-FTIR光谱。（D）具有不同TMPyP含量的各种纳米纤维垫的荧光强度统计。（E）垫中单纳米纤维的代表性CLSM图像。（F）不同纳米纤维垫交联之前的TGA曲线。

图2.（A）γ-PGA与NH2-OEG2-NH2之间交联反应的示意图。（B）在PBS溶液中浸泡7天后的交联纳米纤维毡的代表性SEM图像（a.γ-PGA，b.γ-PGA-TMPyP0.02，c.γ-PGA-TMPyP0.1，d.γ-PGA -TMPyP0.5）。（C）相应纳米纤维垫的溶胀率。

图3.在不同时间间隔（0-60min）下，在光照射（650±10 nm）下与不同样品孵育后，DPBF溶液的相对衰减吸收曲线。

图4.在一定的孵育时间间隔（a.γ-PGA、b.γ-PGA-TMPyP0.02、c.γ-PGA-TMPyP0.1和d.γ-PGA-TMPyP0.5）下，通过OD600 nm测量不同处理（黑暗、光照30min和60min）下纳米纤维垫上残留金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长趋势。

图5.（A）在不同的抗菌处理（黑暗、30分钟和60分钟的光照）下，不同纳米纤维垫上残留的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的LB-琼脂平板照片。（B）在辐照处理后，不同纳米纤维垫细菌数目的相应对数减少。误差线表示标准偏差（n=3）。

图6.不同纳米纤维垫的生物相容性评估。（A）在不同处理下与不同样品孵育后的L929细胞生存力。（B）（a）正盐、（b）γ-PGA、（c）γ-PGA-TMPyP0.02、（d）γ-PGA-TMPyP0.1、（e）γ-PGA-TMPyP0.5和（f）H2O的溶血活性。误差线表示标准偏差（n=3）。

图7.γ-PGA-TMPyP0.5纳米纤维垫在金黄色葡萄球菌感染的小鼠伤口模型中作为抗感染伤口敷料的体内评估。 （A）建立小鼠伤口模型和治疗过程的示意图。 （B）不同治疗后不同时间间隔（1、3、7、10、14天）的伤口典型照片。（C）从不同伤口组织收获的细菌菌落的LB-琼脂照片。（D）在愈合1-14天期间每个伤口的闭合率。（E）不同伤口组织的细菌菌落的对数减少。（F）H＆E染色后金黄色葡萄球菌感染的伤口组织的组织学图像。比例尺：50 µm。

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文章来源：易丝帮