多功能生物胶粘剂(CNC-NB/CMC-DA/TOB)的UV光触发快速止血与抗菌协同促进感染伤口愈合研究

【字体: 时间:2025年07月26日 来源:Biological Psychiatry Global Open Science 4.0

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  针对创伤性损伤中细菌感染和伤口出血导致的死亡率居高不下,研究人员开发了基于邻硝基苯甲醇修饰羧甲基纤维素(CNC-NB)、多巴胺修饰羧甲基壳聚糖(CMC-DA)及妥布霉素(TOB)的UV光响应型多功能生物胶粘剂。该材料具备快速凝胶化、强生物粘附、优异止血性能,同时兼具生物相容性和抗菌效能,为替代传统手术缝合提供了创新解决方案。

  

在创伤救治领域,细菌感染和难以控制的出血是导致患者死亡的关键因素。尽管现有生物胶粘剂在临床应用中取得一定进展,但普遍存在粘附力不足、固化时间长、细胞毒性以及抗菌效果不持久等问题。这些缺陷严重限制了其在复杂创伤场景中的应用,特别是对于伴有严重感染的伤口。传统手术缝合虽能机械闭合创面,却无法解决微生物污染和局部药物递送问题,亟需开发兼具快速止血、持久抗菌和组织修复功能的智能材料。

为突破这一技术瓶颈,研究人员通过分子设计将光敏基团邻硝基苯甲醇(o-nitrobenzyl alcohol)引入羧甲基纤维素(CNC-NB),同时将多巴胺(DA)接枝到羧甲基壳聚糖(CMC-DA)链上,再负载广谱抗生素妥布霉素(TOB),构建了UV光响应的三组分生物胶粘剂体系。该研究采用紫外光交联技术实现材料快速固化,通过流变学测试和离体器官粘附实验验证其机械性能,并建立大鼠感染伤口模型评估体内疗效。

研究结果显示:1)光触发凝胶化:在365 nm UV照射下,CNC-NB/CMC-DA/TOB体系在20秒内完成凝胶化,储能模量(G')达15 kPa,显著快于商业纤维蛋白胶(>60秒);2)超强组织粘附:对湿润猪皮组织的粘附强度为45 kPa,是氰基丙烯酸酯类胶水的1.8倍;3)快速止血:在大鼠肝损伤模型中,止血时间较空白组缩短78%;4)协同抗菌:对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑菌圈直径分别达22 mm和19 mm,且TOB缓释可持续7天;5)促进愈合:感染伤口模型显示,治疗组14天时上皮再生率较对照组提高2.3倍,胶原沉积更有序。

该研究的创新性在于:首次将光响应型多糖衍生物与抗生素整合,通过UV触发实现"止血-抗菌-修复"三位一体功能。CNC-NB的光解特性确保快速固化,CMC-DA的儿茶酚基团提供仿生粘附机制,而TOB的pH响应释放有效应对感染微环境。这种设计不仅解决了传统生物胶粘剂功能单一的问题,其可控的药物释放特性更为慢性伤口管理提供了新思路。该成果发表于《Biological Psychiatry Global Open Science》,为开发下一代创伤修复材料奠定了理论和实践基础。

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