利用低能电子束制备羟乙基纤维素-隐丹酮复合薄膜的研究及其缓释、抗菌和抗炎性能

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Study on the Preparation of Hydroxyethyl Cellulose-Cryptotanshinone Composite Films by Low-Energy Electron Beam and Their Sustained Release, Antibacterial, and Anti-Inflammatory Properties

本研究通过低能电子束沉积技术制备了含 cryptotanshinone（CPT）和 hydroxyethyl cellulose（HEC）的多层复合薄膜，有效调控CPT释放动力学，显著提升抗菌活性（达21天）和抗炎性能，为疝修补网片的功能化改性提供新策略。

　　这项研究聚焦于一种常见的外科手术——疝气修补术，探讨如何通过开发具有抗菌和防粘连功能的生物相容性材料来改善术后恢复效果。在临床实践中，术后细菌感染和组织粘连一直是影响患者康复的重要问题，因此，寻找既能有效抑制细菌感染又能减少组织粘连的材料成为当前研究的重点。本研究创新性地提出了一种基于脂溶性中药成分隐丹参酮（CPT）的可控释放抗菌复合薄膜，旨在实现材料表面功能化，以提升其在疝气修补中的应用价值。

隐丹参酮是从传统中药丹参（Salvia miltiorrhiza）中提取的一种脂溶性活性成分，因其具有抗菌、抗炎和抗氧化等多种药理作用而受到广泛关注。然而，由于其脂溶性特性，隐丹参酮在水性环境中的溶解度和释放效率较低，这在一定程度上限制了其在临床中的应用。为了克服这一问题，研究采用了一种新型的药物递送系统，通过将隐丹参酮与羟乙基纤维素（HEC）结合，利用HEC的亲水性调节隐丹参酮的释放行为，从而显著提升其生物利用度和抗菌活性。

羟乙基纤维素是一种无毒的纤维素衍生物，具有良好的生物相容性和亲水性。其分子链中随机分布的羟乙基基团赋予其优异的溶解性能和作为药物载体的功能。已有研究表明，HEC在药物递送系统中表现出出色的性能，尤其是在调控药物释放方面。例如，Ghorpade等人开发了一种通过柠檬酸交联的β-环糊精/羟乙基纤维素水凝胶薄膜，用于控制难溶药物的释放，实现了长期释放效果。Xu等人则研究了仿生触发释放的羟乙基纤维素@普鲁士蓝微粒，表现出良好的抗菌活性和生物膜去除效果。Tudoroiu等人设计了一种pH敏感的胶原蛋白-羟乙基纤维素膜，用于烧伤伤口的可控药物释放。这些研究进一步证明了HEC在药物递送系统中的广泛应用前景。

本研究提出了一种创新的多层复合系统，通过低能电子束沉积（EBD）技术，将HEC和CPT结合，制备出具有不同HEC与CPT比例的复合薄膜。这种多层结构不仅能够有效调节CPT的释放行为，还能够延长其抗菌活性的时间。为了验证该递送系统的有效性，研究团队对疝气修补材料进行了功能化处理，以直接评估其在抑制细菌感染和控制炎症反应方面的作用。与传统的湿法处理或化学交联技术不同，本研究采用EBD技术在洁净、无溶剂的真空条件下制备薄膜，不仅操作简便高效，还能实现对薄膜厚度和层结构的精确控制，从而优化药物释放性能。

研究发现，不同比例的HEC和CPT在分子结构上存在显著差异，且表现出优异的抗菌和抗炎性能。通过调节HEC与CPT的比例以及多层薄膜的堆叠结构，Tri-10mg样品（由HC-5作为底层，纯CPT薄膜作为中层，HC-20作为顶层组成）不仅显著增强了对金黄色葡萄球菌的抗菌活性，还实现了长达21天的持续释放效果。体外细胞实验和动物研究进一步确认了Tri-10mg样品的显著抗炎效果。这些结果表明，HEC能够有效调控CPT的释放行为，从而显著提高其生物利用度，进而增强抗菌效果。

此外，研究团队还发现，HEC不仅能够提升CPT的生物利用度，还能够在一定程度上防止内脏器官的粘连。这为疝气修补材料的功能优化提供了新的思路，同时也为开发局部、持续释放的药物递送系统提供了可行的技术平台。这些发现不仅具有重要的科学价值，还展示了其在临床应用中的广阔前景。

本研究还强调了多层复合结构在药物递送系统中的优势。通过构建具有不同HEC与CPT比例的多层复合薄膜，可以实现对药物释放速率的精确控制，从而满足临床对药物持续释放的需求。同时，这种结构设计还能够增强材料的抗菌性能，使其在术后感染预防方面发挥更大的作用。研究团队采用EBD技术制备薄膜，该技术不仅能够确保薄膜的均匀性和稳定性，还能够在不引入溶剂的情况下实现对药物释放的精确调控。

在药物递送系统的设计中，除了考虑材料的物理和化学特性，还需要关注其生物相容性和对细胞的影响。因此，研究团队进行了体外细胞实验和动物实验，以评估所开发的复合薄膜在实际应用中的安全性与有效性。实验结果表明，Tri-10mg样品不仅能够有效抑制细菌感染，还能够显著减少炎症反应，显示出良好的生物相容性和药物释放性能。这些发现进一步验证了多层复合结构在药物递送中的应用潜力。

从研究的角度来看，开发一种具有可控释放性能的抗菌复合薄膜对于改善术后感染和组织粘连问题具有重要意义。通过将HEC与CPT结合，研究团队成功构建了一种新型的药物递送系统，该系统不仅能够有效提高CPT的生物利用度，还能够延长其抗菌活性的时间。这种递送系统的设计理念不仅适用于疝气修补材料，还可能推广到其他需要抗菌和抗炎功能的医疗领域。

本研究的创新点在于采用了低能电子束沉积技术，这是一种在洁净、无溶剂环境下进行薄膜制备的先进方法。相比传统的湿法处理或化学交联技术，EBD技术具有更高的可控性和效率，能够确保薄膜的均匀性和结构稳定性。这种技术的应用不仅提高了药物释放的精确性，还为构建新型药物递送系统提供了技术支持。此外，研究团队通过调节HEC与CPT的比例以及多层结构，进一步优化了药物释放性能，使得所开发的复合薄膜在抗菌和抗炎方面表现出色。

在实际应用中，这种多层复合薄膜可以用于疝气修补材料的表面功能化，从而在术后环境中有效抑制细菌感染和组织粘连。研究团队的实验结果表明，Tri-10mg样品在抗菌和抗炎方面表现出显著的优势，为未来临床应用提供了坚实的科学依据。此外，该研究还展示了HEC在药物递送系统中的重要作用，证明其不仅能够提高药物的释放效率，还能够增强材料的生物相容性和功能性能。

综上所述，本研究通过构建一种基于HEC和CPT的多层复合薄膜，成功解决了脂溶性药物在临床应用中的释放难题，为抗菌材料的开发提供了新的思路和技术支持。同时，该研究还验证了多层结构在药物递送中的优势，证明其在延长药物释放时间和提高抗菌活性方面具有重要作用。这些发现不仅具有重要的科学价值，还展示了其在临床应用中的广阔前景，为未来相关研究提供了参考和借鉴。