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细菌纤维素负载的黄连提取物复合材料的制备、表征与性能研究

摘要血流不止或细菌感染所导致的创面愈合缓慢是威胁人类健康的因素之一,因此开发具有抗菌、止血特性的新型伤口敷料是当下研究的热点。细菌纤维素(Bacterialcellulose,简称BC)具有优异的机械性能、独特的三维网状结构、良好的生物相容性和较强的保水能力,且不易粘连伤口,因此常被用作制备伤口敷料的载体;黄连提取物(Coptischinensisextract,简称CC)作为天然植物提取物和传统中药具有杀菌、抗炎、促愈合、抗氧化等功效。<br>  本研究使用自主筛选的BC合成菌制备BC作为载体,通过浸渍法将不同浓度的黄连提取物载入BC中制备细菌纤维素-黄连提取物复合材料(BC-CCs),在通过EM、FT-IR验证负载成功的基础上,基于复合材料的抑菌、止血、缓释和促愈合性能,进一步评价BC-CCs作为伤口敷料应用的可行性。<br>  首先,从腐烂的葡萄中筛选出三株能够高产BC的菌种,通过16SrRNA扩增子测序法鉴定了其种属为Novacetimonashansenii。其中菌株ZZY-05-31以1%甘油作为碳源、在pH7.0、30℃发酵8天能产生干重为5.48g/L的膜状物。SEM、FT-IR结果表明三株菌的产物均是具有典型的纤维素化学官能团的纳米网状BC。以BC作为载体,通过浸渍法制备不同浓度BC-CCs:BC-10%CC(BC-CC1),BC-30%CC(BC-CC3),BC-50%CC(BC-CC5),BC-70%CC(BC-CC7)。SEM、FT-IR结果显示呈不规则块状CC被嵌入到BC的孔隙中,且复合材料同时拥有BC和CC的特征峰,验证复合材料制备成功。<br>  其次,检测了复合材料BC-CCs的抑菌、止血及缓释性能。通过琼脂扩散法和菌落计数法检测BC-CCs抑菌性,结果表明BC-CCs对金黄色葡萄球菌抑制效果均优于阳性对照组磺胺嘧啶因软膏,且BC-CC5的抑菌效果最好,抑菌率达到99.89±0.03%。凝血指数(BCI)、体外凝血时间和大鼠断尾实验的结果表明,BC-CCs均体现出良好的促凝血能力,其中BC-CC3的止血效果最佳(BCI值46.961%,体外凝血时间3.50±0.38min,大鼠断尾止血时间2.50±0.23min),远优于阳性对照组明胶海绵(62.74%,6.62±0.42min,5.32±0.87min)。缓释性能检测结果表明各浓度BC-CCs均能在120h内持续释放其药物成分。<br>  最后,通过构建小鼠创伤模型验证了材料的促愈合效果。通过MTS法检验BC-CCs的细胞毒性,结果显示BC-CC1不显示细胞毒性(细胞存活率为90.322%),而与BC-CC3共孵育后的细胞存活率为42.332%,且BC-CCs的细胞毒性随着其中CC含量的增加而增加。通过小鼠创面模型的愈合实验检验BC-CCs的促愈合性能,结果表明,BC-CCs可以有效促进小鼠创面的愈合,其中BC-CC3表现出最佳的促愈合能力,经其处理的小鼠在第10天的创面愈合率达到了78.34%。HE染色结果显示BC-CCs对小鼠的肉芽组织生长、血管与毛囊再生和胶原蛋白沉积的情况均优于对照组,且有效避免了炎症浸润;ELISA酶联免疫吸附反应结果显示经BC-CCs处理的小鼠血清内的炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α较于空白组显著下调,小鼠转化生长因子TGF-β1显著上调,且BC-CC3处理组尤为明显。<br>  综上所述,本研究通过自主筛选菌种制备的BC作为载体与CC通过浸渍法制备了不同浓度的复合材料,该材料具有抑菌、止血、缓释和促进愈合的特性,作为潜在的医用敷料具有广泛的应用前景。

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