采用静电纺丝技术制备含有大蒜木精油的Ecovio?纳米纤维敷料

《Journal of Molecular Liquids》：Production of a dressing with Ecovio? nanofibers produced by electrospinning containing garlic wood essential oil

该研究通过电纺技术将巴西特有植物大蒜木（Gallesia integrifólia）的精油与生物可降解聚合物Ecovio?（PBAT/PLA共混物）复合，制备出具有抗菌功能的纳米纤维敷料。通过调整聚合物浓度、电纺距离和溶液流速等参数，优化了纤维直径和均匀性，发现精油与PLA组分存在更强的相互作用。抗菌测试表明，大蒜木精油纳米纤维对白色念珠菌和铜绿假单胞菌的抑菌效果最佳，为开发新型抗菌敷料提供了理论依据。

　　这项研究聚焦于利用巴西本土植物“pau d'alho”（即“大蒜木”）的精油开发具有抗菌特性的可生物降解聚合物纳米纤维膜。研究的主要目标是将这种精油与名为Ecovio?的聚合物进行结合，通过电纺技术制造用于伤口愈合的敷料。Ecovio?是一种由聚（己二酸-对苯二甲酸）（PBAT）和聚乳酸（PLA）组成的共混物，因其良好的生物降解性、生物相容性和机械强度，成为制备纳米纤维膜的理想材料。研究发现，随着纳米纤维膜中油滴数量的增加，纤维直径减小，同时精油与PLA部分的相互作用更为显著。特别是从植物花朵中提取的精油，在抑制白色念珠菌和铜绿假单胞菌的生长方面表现出最佳的抗菌效果，因此显示出在抗菌敷料领域的巨大潜力。

人类与细菌之间的斗争已经持续了数千年，细菌感染对人们的健康和生命构成了严重威胁。无论是慢性还是急性感染，往往需要较长时间才能治愈。近年来，耐药菌的出现使得这一问题更加严峻，特别是在美国和欧洲国家，感染耐药菌的患者数量令人担忧。巴西也面临类似挑战，国家已建立了首个全国耐药监测网络，覆盖了26个联邦单位中的908家医院，数据显示有19,009种微生物是巴西重症监护病房（ICUs）中感染性疾病的主因。这些数据表明，微生物耐药性已成为全国范围内的公共卫生问题。

在医疗领域，具有高效抗菌性能的材料需求日益增长。目前，市场上已有多种材料可以装载抗菌剂，实现其在可持续方式下的可控释放，以维持对组织修复有益的浓度。例如，水凝胶、电纺纳米纤维和金属氧化物等材料都具有这一功能。一个理想的敷料不仅需要具备与人体组织相容的材料，还应能够模仿细胞外基质的结构，以促进细胞的附着、增殖和迁移。研究证实，纳米纤维材料能够有效促进细胞的这些行为，从而在组织工程和医疗应用中发挥重要作用。

电纺纳米纤维在这些材料中具有独特的优势，它们的多孔结构和良好的机械性能使得空气流通成为可能，从而有助于伤口的愈合。此外，纳米纤维能够与活性成分的释放过程良好配合，适用于多种生物医学领域，如敷料的制造和癌症治疗。已有研究利用电纺技术制备了多种类型的纳米纤维，例如Merkle等人开发的PV/壳聚糖电纺纳米纤维、Hu等人开发的蚕丝蛋白电纺纳米纤维，以及Noda、Hatakeyama和Kitaoka等人结合的来源于纤维素和壳聚糖的多糖纳米纤维。对于生物医学应用，选择合适的、具有良好生物相容性的材料非常重要，例如聚己内酯（PCL）等。

在这一背景下，可生物降解的聚合物材料成为对抗感染的新选择。其中，聚酯类材料因其良好的生物降解性、生物相容性和低毒性而受到关注。Ecovio?作为一类聚酯共混物，因其出色的性能和机械强度，在多个技术领域中得到应用。由于这些优势，Ecovio?成为制备聚合物膜的优秀材料，能够用于制造敷料。一些研究已经将Ecovio?用于药物的负载，例如Schneider等人对PBAT/PLA共混物电纺纳米纤维进行研究，加入抗生素氯唑西林，观察到纳米纤维具有均匀的分布，能够快速释放药物并抑制金黄色葡萄球菌的生长；Breitenbach等人则将Coix Lacryma-jobi提取物加入聚合物中，显示出该材料在抑制金黄色葡萄球菌方面的有效性。

除了选择合适的聚合物基质外，还可以将其他物质加入纳米纤维中，以改善其某些特性，如伤口愈合能力和抗菌性能。已有研究尝试将精油引入电纺纤维中，例如Hosseini等人利用迷迭香精油进行抗真菌和抗菌研究，并用于食品包装；Wen等人则使用肉桂精油实现相同的目的；Rieger与Schiffman则利用肉桂醛进行抗真菌和抗菌研究。本研究中使用的精油比例为5%（质量/质量），这一比例也出现在Singh等人、Ardekani等人以及Mouro、Sim?es和Gouveia的研究中。

作为可以引入纳米纤维中的物质之一，大蒜木精油因其独特的抗菌特性而备受关注。这种植物是巴西的本土和特有物种，由于其散发出的强烈大蒜味，被人们称为“pau d'alho”。在一些拉丁美洲国家，不同部位的植物提取物被用于治疗细菌和真菌感染。例如，其树皮被用于治疗流感、咳嗽、肺炎、寄生虫、淋病、前列腺肿瘤和风湿病等疾病。已有科学研究表明，大蒜木精油具有抗炎、抗病毒、抗氧化、抗菌和抗真菌等多种生物活性，显示出其在人类健康和治疗中的重要价值。

本研究的目标是通过将大蒜木精油引入Ecovio?纳米纤维中，开发一种具有治疗和医疗应用价值的敷料。值得一提的是，这是首次将大蒜木精油用于制备电纺纳米纤维的研究。通过电纺技术，研究团队成功获得了含有该精油的Ecovio?纳米纤维膜，观察到纤维的表面光滑且均匀。研究还发现，随着纤维中油滴数量的增加，纤维直径减小。同时，精油与PLA部分的相互作用更为显著，这可能影响了材料的热稳定性。此外，通过接触角测试，发现该聚合物在附着性和细胞生长方面表现不佳，表明其可能在促进细胞生长和组织修复方面存在局限。

为了进一步了解所制备的纳米纤维膜的性能，研究团队对其进行了多种表征分析，包括扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、差示扫描量热分析（DSC）、接触角测试、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、机械性能测试和紫外测试。这些分析结果显示，随着油滴数量的增加，纳米纤维的直径减小，表明电纺参数的调整对纤维结构有重要影响。同时，精油与PLA的相互作用显著，这可能对材料的热稳定性产生影响。此外，接触角测试表明，该材料在细胞附着和组织修复方面可能不够理想。

在抗菌性能方面，研究团队对所制备的纳米纤维膜进行了测试，结果显示，从植物花朵中提取的精油在抑制白色念珠菌和铜绿假单胞菌的生长方面表现出最佳效果。这一结果表明，大蒜木精油在抗菌敷料的应用中具有巨大的潜力。研究还发现，精油的加入对纳米纤维膜的物理和化学性质产生了一定影响，例如在热稳定性方面有所下降，这可能是由于精油与PLA之间的相互作用导致的。

综上所述，本研究通过将大蒜木精油与Ecovio?聚合物结合，成功制备了一种具有抗菌性能的纳米纤维膜。这种材料在伤口愈合和抗菌应用方面显示出良好的前景，同时也为未来开发新型抗菌敷料提供了理论依据和技术支持。研究结果表明，通过调整电纺参数，可以有效控制纳米纤维的结构和性能，从而优化其在医疗应用中的表现。此外，精油的加入对纳米纤维膜的抗菌能力有显著提升，特别是在抑制某些重要病原菌方面表现出色。这些发现不仅为抗菌材料的研究提供了新的思路，也为未来在生物医学领域的应用奠定了基础。