基于细菌纤维素的皮肤伤口敷料的制备和评价

摘要

本文针对大面积皮肤伤口不易愈合、容易感染等问题，系统研究了细菌纤维素（BC）膜作为伤口敷料在结构和性能上的如何提高孔隙率、透气性和保湿性等多种理化特性以及通过多种材料复合提高其生物相容性及抗菌性，并在此基础上开发出一系列性能优良的伤口敷料，具有巨大的应用前景。本研究主要内容包括：
　　⑴系统研究了BC膜上下表面理化性质的差异及其在伤口敷料中的应用。需氧型木醋杆菌产生的BC具有上表面致密，下表面疏松的特点。目前，有关该结构差异带来的对细胞生长和伤口愈合的影响未有详细报道。针对该问题，我们采用“孔板”和“多层发酵”的培养方法，制备了尺寸不同但厚度均一的BC膜，该制备方法不仅适合于毒性和生物安全性评价测试，还可以减少大量统计数据带来的误差。在此基础上，我们利用微流控芯片装置制备体外“伤口愈合”模型，探讨BC上下层结构差异对细胞生长和伤口愈合的影响，并通过体外（细胞）和体内（动物）实验验证此方法的准确性和可靠性。三种方法证实 BC-下表面更利于细胞生长、迁移和伤口组织愈合。该研究为以BC膜下表面为敷料-伤口界面提供了实验依据。
　　⑵BC膜和透明质酸（HA）复合形成新型复合材料伤口敷料。成纤维细胞在皮肤修复过程中起着非常重要的作用，但BC本身不利于成纤维细胞的生长，限制了其实际应用。HA可以促进细胞的生长、迁移，促进皮肤伤口组织的愈合和减轻疤痕的形成，但其相对差的机械性能、体内快速的降解和清除限制了它的广泛应用。本论文利用BC的3D网络结构有利于其它材料掺入的特点，通过溶液浸润的方法获得BC/HA纳米复合物。BC/HA复合物在断裂点处的延伸率随着HA的增加逐渐增加。BC/HA复合物比BC有更高的吸水能力。细胞实验显示0.1％HA复合的BC/HA复合物比纯BC有更好的细胞活力。体内实验说明0.1%HA复合的BC/HA复合物有最短的伤口愈合时间，因此，BC复合HA有望被发展成生物相容性更好的伤口敷料。
　　⑶对抗多药耐药菌的基于BC纳米抗菌敷料的研发。 BC虽然是优良的敷料材料，但其并无抗菌功能，然而，目前的皮肤损伤尤其是大面积烧伤面临的一个问题是感染尤其是耐药菌的感染。因此，开发能够抗耐药菌的伤口敷料就显得非常迫切。本课题组研究发现修饰了 DAPT的金纳米颗粒可以抑制多药耐药的革兰氏阴性大肠杆菌和绿脓杆菌且细菌不易产生耐药性。我们将冷冻干燥处理的 BC复合Au-DAPT纳米颗粒。实验表明Au-DAPT纳米颗粒主要分布在纳米纤维的一个表面并且该敷料对HAF细胞和HUVECs细胞无明显毒性。抗菌实验表明 BC/Au-DAPT复合材料在有效杀菌范围内生物相容性较好。我们的研究为抗耐药菌伤口敷料的研发奠定了基础。
　　⑷基于体外的微流控评价体系及体内实验系统研究了BC结构对其与伤口组织相互作用的影响，研发了BC/HA复合伤口敷料以及BC/Au-DAPT新型非抗生素伤口敷料。此外，本研究还提供了优化伤口敷料生物相容性评价的方法，建立了以BC为基材的多种复合伤口敷料评价的新方法。

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1 绪论

1.1引言

1.2 伤口的类型、愈合原理及伤口敷料

1.3 细菌纤维素水凝胶

1.4 研究意义和课题的提出

2 利用微流控装置快速评价细菌纤维素结构对皮肤修复的影响

2.1 引言

2.2 材料与仪器

2.3 实验方法

2.4 实验结果

2.5 本章小结

3. 细菌纤维素/透明质酸纳米复合生物材料的制备和结构性能评价

3.1 引言

3.2 材料与仪器

3.3实验方法

3.4 实验结果

3.5 本章小结

4. 评价细菌纤维素/透明质酸纳米复合材料对皮肤损伤组织的修复

4.1 引言

4.2 材料与仪器

4.3 实验方法

4.4 实验结果

4.5 本章小结

5. 细菌纤维素 /Au-DAPT纳米复合抗多药耐药菌敷料的合成及评价

5.1 引言

5.2 材料与仪器

5.3 实验方法

5.4 实验结果

5.5 本章小结

6 总结和展望

6.1 主要研究工作

6.2 创新点和展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间的科研成果

附录2 主要符号和缩略词表