International Journal of Biological Macromolecules：3D打印抗氧化抗菌羧甲基纖維素/ε-聚賴氨酸水凝膠促創(chuàng)面修復(fù)

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https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.07.115

光固化凝膠材料：PLMA+雙鍵改性的羧甲基纖維素（CMC-GMA）

研究方法：3D擠出打印成型PLMA+ CMC-GMA水凝膠

研究結(jié)果：PLMA+ CMC-GMA復(fù)合水凝膠具有95%以上的抗菌能力和88%以上的抗氧化能力，可有效抑制細菌的生長，去除傷口部位產(chǎn)生的ROS。在全層皮膚感染缺損模型中，水凝膠組創(chuàng)面愈合速度是對照組的5倍，可有效預(yù)防創(chuàng)面感染，促進肉芽組織生長、膠原沉積和血運重建，顯著促進組織再生。

1. PLMA VS傳統(tǒng)抗菌藥物/Ag+ 

01. 傳統(tǒng)抗菌藥物、金屬離子(Ag+ )的引入可能會導(dǎo)致抗生素濫用、耐藥和金屬離子沉積。此外，大量活性氧(reactive oxygen species, ROS)會在受損創(chuàng)面積聚，破壞成纖維細胞活性，阻礙皮膚修復(fù)；

02. ε-聚賴氨酸(ε-PL)是一種帶正電荷的多肽，生物相容性良好，便于構(gòu)建基于抗菌多肽的內(nèi)源性抗菌水凝膠敷料。

2. 如何構(gòu)建PLMA復(fù)合水凝膠？

PLMA水凝膠與雙鍵改性的羧甲基纖維素（CMC-GMA）按照一定的質(zhì)量比溶解于含有光引發(fā)劑I2959的溶液中，并采用3D擠出打印機進行擠出打印成型，最后經(jīng)UV 365nm光固化成型。

3. PLMA復(fù)合CMC-GMA水凝膠的溶脹性能如何？對于創(chuàng)面修復(fù)有何益處？

隨復(fù)合水凝膠的固含量提高，溶脹率從333.07%下降到253.41%。固含量較高的水凝膠的交聯(lián)密度比固含量低的水凝膠的交聯(lián)密度大，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，空間孔更小。溶脹率與CP水凝膠固含量成反比。在傷口愈合過程中，CP水凝膠具有優(yōu)異的溶脹性能，可吸收多余的組織滲出物，保持濕潤的傷口環(huán)境，隔絕外界細菌的入侵。

4. 如何評價引入的PLMA的抗氧化能力？PLMA對于復(fù)合水凝膠的抗氧化性如何？

通過水凝膠DPPH自由基的清除作用來確定CP水凝膠的抗氧化能力。具體地，用勻漿器將水凝膠塊兒打碎，加入含有DPPH的的無水乙醇溶液（避光孵育反應(yīng)30min），反應(yīng)后溶液測取517nm處的OD值并計算樣品的抗氧化性能。試驗表明，隨著PLMA濃度的提高，水凝膠的對DPPH自由的清除能力增強。

5. 如何評價引入的PLMA的抗菌能力？PLMA對于復(fù)合水凝膠的抗菌性如何？

分別以大腸桿菌（革蘭氏陽性）和金黃色葡萄球菌（革蘭氏陰性）做為抗菌模型，具體抗菌試驗流程可參考EFL-PLMA-001產(chǎn)品推文中-【抗菌性能】一節(jié)，試驗結(jié)果表明，各組復(fù)合了PLMA的凝膠對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有明顯的抗菌作用，且凝膠與細菌共培養(yǎng)的抑菌試驗表明細菌結(jié)構(gòu)已被破壞，證明了PLMA的抗菌作用。其抗菌原理是由于PLMA分子中含有大量帶正電的氨基，它們很容易通過靜電粘附與細菌的細胞壁結(jié)合，導(dǎo)致細胞內(nèi)液的釋放而導(dǎo)致細菌死亡。

6. PLMA復(fù)合CMC-GMA水凝膠的生物相容性如何？如何評價？

將不同濃度的水凝膠預(yù)聚物（0.5、1、2mg/ml）與水凝膠與細胞直接接觸培養(yǎng)，細胞存活率均在98%以上，說明PLMA的引入對細胞無明顯副作用。

7. PLMA復(fù)合CMC-GMA水凝膠的創(chuàng)面修復(fù)性能如何？

以市售Tegaderm™膜為對照組，探究CP水凝膠對全層感染皮膚缺損創(chuàng)面的修復(fù)作用，試驗結(jié)果表明含有PLMA的CP水凝膠作用組的創(chuàng)面結(jié)痂顏色最淺，有收縮趨勢，表明其對炎癥有較好的抑制作用，且單純CMC與對照組的創(chuàng)面愈合速度相對較慢。表明復(fù)合水凝膠具有良好的抗菌和抗氧化性能，可以抑制炎癥，加速傷口愈合。

8. PLMA復(fù)合CMC-GMA水凝膠能否促進創(chuàng)面處膠原蛋白的形成？

以市售Tegaderm™膜為對照組，采用Masson染色法評價各組的膠原沉積情況，試驗結(jié)果表明，相較于其他組，含有PLMA的CP水凝膠組在14天膠原蛋白水平明顯提高，且排列有序。