抗瘢痕增生型细菌纤维素创伤敷料的制备及性能研究

摘要

细菌纤维素（bacterial cellulose，BC）是一种天然生物高分子材料，由于其独特的3D纳米网络结构、良好的生物相容性、优异的持水保水能力、较高的力学性能，在生物医用领域（如皮肤创伤修复、组织工程支架、人工血管、软组织修复等）有着广泛的应用。其中，BC作为性能良好的创伤敷料，在皮肤创伤修复领域内的应用更是极为广泛，通过细菌纤维素制备得到的纱布、“创口贴”、绷带等产品已经相继问世，Xcell?、Bioprocess?、Biofill?等BC敷料品牌更是已经投入商业化生产。创伤修复时通常伴随增生性瘢痕（Hypertrophic Scar，HS）的产生，在皮肤创伤修复领域，抑制增生性瘢痕一直是一个亟待解决的问题，而目前尚未见BC有抑制增生性瘢痕形成的相关研究。 目前临床上治疗HS的方法主要有药物治疗、手术治疗、压迫治疗、激光疗法、放射治疗等，其中又以药物治疗最为常见。运用最广的一种药物是曲安奈德（Triamcinolone Acetonide，TA），它是一种合成皮质类固醇，具有抑制瘢痕组织中成纤维细胞增殖的作用。但 TA的药效具有时间依赖性，患者需遭受周期性注射带来的注射痛，且长期注射也存在皮肤组织松弛，伤害皮下血管等危害。事实上在抑制细胞增殖方面，有研究报道在生物材料表面进行图案化设计（微纳结构拓扑）可有效控制细胞行为，图案设计得当则可抑制细胞在材料表面的黏附与增殖。 因此，本文利用细菌纤维素作为创伤敷料的固有优势，以抑制瘢痕增生为根本目的，从抑制成纤维细胞增殖，控制成纤维细胞分布入手，研究并制备了抗瘢痕增生细菌纤维素医用敷料，具体研究内容如下： （1）采用物理浸渍法，得到了TA含量分别为0.5 mg/cm2，1.0 mg/cm2，1.5 mg/cm2，2.0 mg/cm2的BC/TA抗瘢痕增生复合敷料，通药物释放性能测试可发现BC作为药物载体可起到对于TA药物的缓释作用，通过分析L929细胞活性、细胞密度和分布，发现TA含量为1.5 mg/cm2时的BC/TA复合敷料对于瘢痕增生的抑制有最好的效果，其表面3天后的L929细胞密度为75 cell/cm2，5天后的细胞活性为0.355，但L929细胞在材料表面无规律性排布。 （2）采用原位静置培养法，将PDMS软模板表面的规律条纹图案成功复制到BC表面，制备得到了表面具有不同宽度规律条纹的图案化BC膜（10 μm，30 μm，50μm）。通过显微镜和场发射扫描电镜（FE-SEM）表征、力学性能测试、L929细胞活性测试、细胞密度与分布研究、细胞形态分析，发现表面具有10 μm宽度规律条纹的BC对于瘢痕增生的抑制有最好的前景。当BC表面条纹宽度为10 μm时，细胞在其表面培养3天后的细胞密度为57 cell/cm2，5天后其表面的细胞活性为0.377，且L929细胞能在其表面按照条纹方向规律排列，FE-SEM显示，纳米纤维与细胞间几乎无“细胞-纤维”联系现象，L929细胞的伪足大量减少。 （3）根据以上两章的实验结果，选用表面具有10 μm条纹的图案化BC膜、纯BC膜、医用凡士林纱布、空白无敷料组进行动物学对比实验，通过观察3周内的创面愈合情况、分析各组创面瘢痕形状与大小、组织学切片观察成纤维细胞和胶原纤维层情况、每组切片中的瘢痕组织层厚度分析，可发现图案化BC膜覆盖下的瘢痕形状最为规整，近似卵圆形，切片中成纤维细胞数量最少，胶原纤维沉积最为致密规整，瘢痕组织层厚度最小，仅为261.46 μm，因此对于瘢痕增生的抑制效果最好。

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