新型多功能抗菌敷料助力伤口愈合:基于改性脱细胞蘑菇气凝胶的创新突破

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Bioactive Materials 18

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  伤口感染是临床难题,会延缓伤口愈合,还催生耐药菌。研究人员开展 “基于改性脱细胞蘑菇气凝胶构建多功能捕获 - 杀伤抗菌系统促进伤口愈合” 的研究。结果显示,DS/PDA@GO-L 敷料抗菌效果佳,能加速伤口愈合。这为感染性伤口治疗提供了新方案。

  在医学领域,伤口感染一直是个让人头疼的问题。它就像一个 “捣蛋鬼”,不仅会让伤口愈合的时间大大延长,还可能引发一系列严重的并发症。而且,随着抗生素的广泛使用,耐药菌越来越多,传统的抗生素治疗方法逐渐失去了往日的 “威力”,这让医生们在面对伤口感染时更加束手束脚。因此,寻找一种既有效又安全的新型伤口治疗方法迫在眉睫。
为了解决这些难题,中国科学院大学温州研究院的研究人员展开了深入研究。他们致力于开发一种新型的抗菌伤口敷料,最终研发出了一种基于改性脱细胞蘑菇气凝胶的多功能陷阱 - 捕获 - 杀伤抗菌系统(Trap-Capture-Kill antibacterial system),即 DS/PDA@GO-L 敷料。研究发现,这种敷料在抗菌和促进伤口愈合方面表现出色,为伤口感染的治疗带来了新的希望,相关研究成果发表在《Bioactive Materials》杂志上。

研究人员在开展这项研究时,运用了多种关键技术方法。在材料制备方面,通过酰胺反应合成了赖氨酸修饰的氧化石墨烯(GO-L),并利用多巴胺的自聚合反应将其负载到脱细胞蘑菇茎(DS)海绵上,制备出 DS/PDA@GO-L。在材料性能表征上,运用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线光电子能谱(XPS)等技术对材料的形貌、元素组成等进行分析。同时,采用平板计数法、Calcein-AM/PI 染色等方法评估材料的抗菌性能,利用溶血实验、CCK-8 实验等检测材料的生物相容性。在动物实验中,建立金黄色葡萄球菌(S. aureus)大鼠感染皮肤缺损模型,来研究敷料在体内的伤口愈合效果。

下面来看看具体的研究结果:

  • DS/PDA@GO-L 的制备与表征:通过多巴胺自聚合成功将 GO-L 负载到 DS 上。TEM 显示 GO-L 表面更粗糙、厚度增加;XPS 证实了赖氨酸接枝到 GO 上;FTIR 分析确认了 GO-L 与 DS/PDA 的成功整合。DS/PDA@GO-L 的孔隙率和溶胀率虽有下降,但仍能满足伤口管理需求。
  • 光热性能:DS/PDA@GO-L 展现出优异的光热性能,在近红外(NIR)照射下,温度快速上升,且光热稳定性良好。体内实验也进一步验证了其在体内能有效产生热量,为光热抗菌治疗提供了有力支持。
  • 体外生物相容性评价:溶血实验表明 DS/PDA@GO-L 的溶血率远低于国际安全阈值,CCK-8 实验和 Live/Dead 染色显示其对细胞活力影响小,细胞形态正常,说明该材料具有良好的生物相容性。
  • 体外抗菌测试:DS/PDA@GO-L 能通过赖氨酸的趋化作用吸引细菌。在 NIR 照射下,对革兰氏阳性菌 S. aureus、革兰氏阴性菌大肠杆菌(E. coli)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAO1)均有显著的抗菌效果,且延长照射时间抗菌效果更好。
  • 体内抗菌效果:在感染伤口模型中,DS/PDA@GO-L + NIR 处理组的伤口愈合速度明显快于其他组,伤口处的细菌残留量显著降低,表明该敷料在体内具有强大的抗菌和促进伤口愈合的能力。
  • 对体内炎症的调节作用:免疫组化染色结果显示,DS/PDA@GO-L + NIR 处理组能降低促炎细胞因子(如 IL-6 和 TNF-α)的表达,增加抗炎细胞因子(如 IL-4 和 IL-10)的表达,促进巨噬细胞从 M1 型向 M2 型极化,有效调节伤口炎症微环境,使其从促炎状态转变为促修复状态。
  • 促进感染伤口修复的效果评估:H&E 染色和 Masson 染色结果表明,DS/PDA@GO-L + NIR 处理组的伤口在再上皮化、肉芽组织形成、胶原蛋白沉积和血管生成等方面均表现优异,进一步证明了该敷料能加速伤口修复。

综合研究结论和讨论部分,这项研究成功开发了一种基于改性脱细胞蘑菇气凝胶的多功能抗菌敷料 DS/PDA@GO-L。它通过 “陷阱 - 捕获 - 杀伤” 的创新机制,有效解决了伤口感染的难题。不仅抗菌效果显著,还能调节伤口微环境,促进伤口愈合。这种敷料具有良好的生物相容性和安全性,在临床应用方面潜力巨大,有望为糖尿病溃疡、严重烧伤、术后感染等多种与伤口感染相关的疾病治疗带来新的突破,为患者带来更好的治疗效果和康复希望。

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