基于Janus复合纳米纤维的导液/回流型敷料的构建及应用研究

难愈合性慢性伤口严重威胁人类健康,其伴有的长期炎症导致伤口产生过量渗液,阻碍伤口的愈合。水凝胶敷料、泡沫敷料等高端医用敷料在临床治疗中被大量应用,但此类敷料无法持续吸收渗液。最新研究表明,具有单向导液特性的Janus敷料在渗液管理领域具有巨大应用潜力,但长时间导液会造成伤口床过于干燥,无法维持适于伤口愈合的润湿性微环境。基于Janus结构的回流型伤口敷料可通过渗液回流并释放功能性物质促进伤口愈合,但该类敷料仍存在回流率不可控、层间复合稳定性差等问题。本论文通过在Janus敷料上构建孔结构,并复合抗菌MLN4924体内、抗炎功能性物质,制备了具有可控回流和药物释放功能、层间稳定结合的Janus复合纤维敷料,验证其对慢性伤口愈合的积极作用。主要内容如下:(1)基于粘合层孔径调节的回流型Janus敷料的构建及性能研究。通过顺序静电纺丝技术和热压方式,构建具有棉、聚氨酯(PU)和乙基纤维素/聚氨酯(EC/PU)三层结构的伤口敷料。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、膜厚测量仪,及水接触角、静水压、润湿圈等测试手段对敷料的形貌、化学结构和性能进行表征,系统研究了PU纺丝时间和热压温度对敷料导液及回流性能的影响。结果表明,由于粘合层PU的存在,敷料具有优异的结合稳定性;随着静电纺丝时间(30~90min)或热压温度(60~80℃)的提高,PU层的孔面积比分别实现在34.0~0.37%或26.1~0.37%范围内的可控调节。此外,静水压差随纺丝时间和热压温度的提高而下降,表明导液效率降低。通过对粘合层孔面积比的调节,敷料的液体回流性能也呈现可控的变化趋势,但粘合层的引入降低了敷料的透气性。(2)具有微孔道阵列的回流型抗菌敷料的构建及性能研究。为了实现敷料的抗菌功能,将改性聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG-GTE)阳离子抗菌剂接枝到棉织物上得到接枝棉。通过顺序静电纺丝技术和微针打孔的方式,构建具有微孔道阵列的接枝棉、PU、EC/PU三层复合敷料。通过核磁共振氢谱、FTIR等手段对PHMGGTE的化学结构进行分析,利用SEM、静水压、透气率测试、液态水分管理仪、抗菌实验等手段对微孔道阵列敷料的形貌、回流效率、透气性、导液和抗菌性能等进行表征。结果表明,在Janus敷料上构建微孔道阵列后,其透气性和单向导液均有提升。通过调控微孔道直径(350~600μm)和间距(2~10 mm),亲水侧到疏水侧的单向运输指数(AOTI)分别实现-133.7%~-42.1%和-110.2%~-126.1%的变化,实现回流性能的可控调节。抗菌实验证明,敷料对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coliLaduviglusib IC50)具有优异的接触杀菌效果,细菌的膜结构被破坏,抗菌率均可达99.99%,保证回流的渗液几乎不含细菌。(3)基于渗液触发释药机制的微孔道阵列-夹层结构敷料的构建genetic association及应用。将负载抗炎药布洛芬(IBU)的丝素蛋白(SF)纳米纤维释药层夹在亲水层(PHMG-GTE接枝棉)和疏水层(PU纳米纤维)之间,通过微针打孔制备得到具有微孔道阵列的夹层结构敷料。利用SEM、FTIR、稳定性测试、润湿圈测试、释药实验、生物学实验对敷料的理化性质、复合稳定性、导液和回流性能、回流释药性能、体外抗菌抗炎性能等进行测试。通过C57小鼠糖尿病感染伤口模型评价敷料的促愈合性能,并通过生化和血液检测对敷料的体内生物安全性进行评价。结果表明,夹层结构的设计赋予了敷料良好的结构稳定性,保证微孔道阵列-夹层结构敷料具有稳定、可控的导液及回流性能。在72 h后,敷料中IBU的回流释药率为87.6%。敷料对S.aureus和E.coli的抗菌率均可达到99.99%。在SF和IBU共同作用下,巨噬细胞中肿瘤坏死因子(TNF-α)和白介素(IL-6)的表达水平降低至接近正常细胞水平。在动物实验中,敷料可以使伤口在15天后愈合率达到99.2%,并加速再上皮化进程和胶原再生。同时,敷料不会引起小鼠生化及血液指标异常,具有良好的体内生物安全性。