基于聚乳酸和布洛芬的活性双层纳米结构伤口敷料的静电纺丝工艺优化及其抗菌性能研究

这篇研究通过静电纺丝技术开发了一种新型双层伤口敷料，上层为负载布洛芬(IBU)的聚乳酸(PLA)纳米纤维，下层为含明胶(GE)、透明质酸(HA)和氧化锌(ZnO)的水凝胶层。研究优化了溶剂选择（丙酮）、PLA浓度（10-12.5 wt%）和工艺参数（电压40 kV，距离15 cm），证实该结构具有均匀的纳米级直径（380-470 nm）和光滑表面形貌。TGA和DSC分析验证了IBU的包载和溶剂完全挥发，抗菌实验显示含ZnO的敷料(AL2)对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭率达100%，显著优于无ZnO组(AL1)。该敷料兼具抗炎、抗菌和促愈合功能，为创面治疗提供了创新解决方案。

　　

1 引言

皮肤作为人体最大的器官（约2 m²表面积），其损伤修复面临重大挑战。传统单层敷料难以满足创面湿润环境维持、抗感染和药物缓释等多重要求。本研究创新性地设计双层结构：下层为GE/HA/ZnO水凝胶提供保湿和抗菌功能，上层通过静电纺丝制备PLA/IBU（5 wt%）纳米纤维实现抗炎药物控释。静电纺丝技术能模拟细胞外基质(ECM)的纤维结构，而针头式设备（NanoSpide NS 1WS500U）的采用使生产效率提升至100 g/h·m，克服了传统针头易堵塞的缺陷。

2 材料与方法

2.1 材料

选用PLA 4060D（M_w=243,000 g/mol）、医用级IBU（纯度>98%）及丙酮(AC)/DMF(60:40)混合溶剂。水凝胶组分包含GE（猪源）、HA（化妆品级）和ZnO颗粒（<5 μm），采用BYK 155-35（1 wt%）作为分散剂优化ZnO分散性。

2.2 工艺优化

通过SEM和ImageJ分析发现：PLA浓度12.5 wt%、电压40 kV、极距15 cm时，AC溶剂制备的纤维直径最均匀（1.44±0.60 μm），且无串珠结构。而DMF因高沸点导致纤维粘连（图5），故被排除。

2.3 双层构建

先浇铸300 μm厚GE/HA/ZnO水凝胶膜，再静电纺丝PLA/IBU于湿润表面。SEM显示湿润基底使纤维直径增至1100 nm（图6D），但形成更致密网络。

3 结果与讨论

3.1 性能表征

TGA在204°C检测到IBU特征峰（图7B），证实5 wt%载药量；DSC显示PLA玻璃化转变温度54°C，表明其无定形特性利于药物释放。

3.2 抗菌效能

含3 wt% ZnO的AL2敷料在24小时内完全杀灭金黄色葡萄球菌（99.996%→100%）和大肠杆菌（图8-9），而AL1（无ZnO）仅对前者有效。这归因于ZnO破坏细菌膜结构和HA抑制生物膜形成（文献16,20-22）。

4 结论

该研究成功开发出兼具抗炎（IBU缓释）、抗菌（ZnO）和ECM模拟（纳米纤维）功能的双层敷料。未来需探究纤维形态（如串珠结构）对药物释放动力学的影响，以进一步优化临床适用性。