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为解决全层伤口愈合难题及辛伐他汀(SV)临床应用局限,研究人员开展了负载 SV 的乙基纤维素纳米海绵(SV-NS)用于伤口治疗的研究。结果显示,SV-NS 能加速伤口闭合,促进胶原沉积。这为伤口修复提供了新策略。
在人体的生理结构中,皮肤如同一位忠诚的卫士,不仅承担着调节体温、抵御外界感染的重任,还能有效防止体内水分和电解质的流失。然而,当遭遇严重创伤,出现大面积全层皮肤缺损时,伤口愈合就成为了一道棘手的难题。这一过程涉及炎症反应、组织再生、血管重建以及组织重塑等一系列复杂的生理事件。在一些严重的病理情况下,氧化应激和细菌污染等因素会干扰愈合进程,加剧组织损伤和坏死,给患者带来极大的痛苦。
辛伐他汀(Simvastatin,SV)作为一种常见的降胆固醇药物,近年来却在皮肤科领域展现出了巨大的潜力。它不仅具有抗菌、抗氧化、抗炎和免疫调节等多种特性,还能通过减少促炎细胞因子(如 IL-6、IL-8)的产生发挥抗炎作用,通过上调血管内皮生长因子(VEGF)促进微血管化、血管生成和淋巴管生成,同时其固有的抗氧化和抗菌性能也有助于伤口愈合。但遗憾的是,SV 口服生物利用度低,且存在如肌病、横纹肌溶解和肝毒性等全身副作用,这在很大程度上限制了它在皮肤科的临床应用。
为了攻克这些难题,来自埃及亚历山大大学药学院等机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们首次制备了负载辛伐他汀的乙基纤维素纳米海绵(SV-loaded ethylcellulose nanosponges,SV-NS),旨在提高 SV 在皮肤中的可用性,为皮肤疾病的治疗提供一种更安全、有效的新方法。该研究成果发表在《AAPS PharmSciTech》杂志上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。在制备 SV-NS 时,采用了乳液溶剂蒸发技术,并通过优化有机溶剂、SV 浓度和稳定剂浓度来获得理想的纳米海绵。利用动态光散射法测量粒子大小(Particle Size,PS)和多分散指数(Polydispersity Index,PDI);通过直接测量法测定包封率(Entrapment Efficiency,EE%);使用非 sink 释放介质进行体外药物释放研究;运用氮气等温吸附 - 脱附法和 BET 方法测量纳米海绵的表面积和孔隙率;借助差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、傅里叶变换红外光谱法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)和扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)对纳米海绵进行全面表征。在评估 SV-NS 的性能时,进行了体外透皮实验、体内伤口愈合实验,通过组织学和组织形态计量学分析来观察伤口愈合情况。
下面来详细看看研究结果。
1. SV-NS 的制备与优化
研究人员使用乳液溶剂蒸发技术制备 SV-NS,考察了不同有机溶剂(二氯甲烷 DCM、DCM / 乙醇混合物)、药物浓度(10mg、20mg、40mg)和稳定剂(聚乙烯醇 PVA)浓度(0.1%、0.2%、0.5%、1%)对纳米海绵的影响。结果发现,DCM 作为溶剂制备的纳米海绵 PS 更小;随着药物浓度增加,PS 逐渐增大;PVA 浓度升高,PS 显著降低。综合考虑,最终选择了 DCM 为溶剂、含 20mg SV 和 0.2% PVA 的 F3 配方进行后续研究。
2. SV-NS 的表征
- PS 和 PDI:所选 SV-NS(20mg SV)的 PS 为 786.2 ± 50nm,PDI 为 0.62 ± 0.12,呈现出纳米级的尺寸,有利于其在皮肤中的渗透和作用。
- EE%:所有纳米海绵的 EE% 都很高,在 97.86 ± 1.44% 至 98.65 ± 1.06% 之间,这得益于 SV 和乙基纤维素的疏水性以及纳米海绵的特殊结构。
- 释放研究:在非 sink 条件下,不同配方的 SV-NS 释放速率不同。DCM / 乙醇混合物制备的纳米海绵释放速率更快,药物浓度增加会使释放量增多。F3 配方具有良好的缓释特性,初始突释较低。
- 表面面积和孔隙率:氮气吸附 / 脱附等温线表明,SV-NS 和空白纳米海绵均为介孔材料。SV-NS 的总孔体积为 0.016cm3/g,比表面积为 10.3m2/g ,负载药物后比表面积和孔体积减小,说明 SV 填充了部分孔隙。
- SEM、DSC 和 FTIR:SEM 图像显示纳米海绵呈海绵状球形多孔结构,SV 分子嵌入或吸附在纳米海绵上。DSC 结果表明 SV 在纳米海绵中由结晶态转变为无定形态。FTIR 光谱证实 SV 与聚合物之间没有化学相互作用。
3. 体外透皮实验
通过改良的 Franz 扩散池进行体外透皮实验,结果显示 SV-NS 的皮肤渗透率低(12 ± 0.5%),皮肤滞留率高(9.75 ± 0.75%),有利于在皮肤表面形成缓释药物库,减少全身吸收,实现局部治疗。
4. 体内研究
- 伤口闭合率:在大鼠全层伤口模型中,SV-NS 凝胶治疗组的伤口闭合率显著高于 SV 凝胶治疗组和对照组。第 8 天,SV-NS 治疗组伤口闭合率达到 76.23 ± 3.20%,比 SV 凝胶治疗组提高了 47%;第 11 天,SV-NS 治疗组伤口闭合率超过 90%,而 SV 凝胶治疗组需要 16 天才能达到类似愈合水平,表明 SV-NS 能显著加速伤口愈合。
- 组织学检查:组织学分析发现,SV-NS 治疗组的胶原纤维排列更接近正常皮肤,伤口床和边缘有明显的皮肤附属器,几乎无疤痕形成;而 SV 凝胶治疗组的胶原纤维平行于表皮排列,伤口床无皮肤附属器,提示有疤痕形成。这表明 SV-NS 能促进更优质的伤口愈合。
- 胶原的组织形态计量学分析:通过对 GT 染色的组织切片进行分析,发现 SV-NS 在伤口愈合过程中显著增强了胶原表达。第 16 天,SV-NS 治疗组的胶原表达达到 59.85 ± 3.17%,而游离药物组仅为 52.54 ± 0.18%,进一步证明了 SV-NS 对伤口愈合的促进作用。
综合上述研究结果,研究人员成功开发出了具有纳米级多孔颗粒和缓释特性的 SV-NS。与 SV 悬浮液相比,SV-NS 具有更好的皮肤滞留性能。体内实验表明,SV-NS 能显著加速伤口愈合,促进组织再生。这主要归因于 SV-NS 能够持续释放 SV,维持伤口部位的治疗浓度,同时其高比表面积和纳米多孔结构增强了皮肤滞留,促进了细胞附着和增殖。该研究为无疤痕伤口愈合提供了一种有前景的方法,克服了 SV 的局限性,有望为多种皮肤疾病的治疗提供新的策略。不过,研究人员也指出,未来还需进一步探索 SV-NS 在糖尿病伤口治疗等方面的应用潜力,以拓展其临床应用范围。