新型光敏复合型水凝胶在创面修复中的应用研究

摘要

目的：我们将在实验中合成的一种组织工程材料——甲基丙烯酸酐化明胶（GelMA），并通过调节其材料学特性选择一种性能优异的GelMA前体。应用该材料负载银离子（Ag+）和重组人碱性成纤维细胞生长因子（rhbFGF）制备一种新型光敏性GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料，并通过应用该复合水凝胶敷料对兔深Ⅱ度烫伤（以下称烧伤）创面进行救治，验证该敷料可参与创面修复的能力。　　方法：1.制备三种不同取代度的GelMA水凝胶前体材料；应用核磁（1H-NMR）检测这三种GelMA材料的甲基丙烯酸化程度；验证GelMA可经紫外光交联的特性；应用光掩膜技术制备GelMA水凝胶圆盘；应用扫描电镜(FESEM)观察三种不同取代度，浓度为10%的的GelMA水凝胶；依据材料甲基丙烯酸化程度和扫描电镜测量结果选择一种GelMA前体材料用于后续实验；应用GelMA前体溶液制备多种不同载药浓度的GelMA/Ag+载药水凝胶；应用琼脂培养皿检测GelMA/Ag+载药水凝胶负载不同量Ag+时对金葡菌的抑制能力，并选择抑菌活性良好的Ag+载入浓度。FESEM观察浓度为10%的GelMA/Ag+载药水凝胶表面形态特征；测量浓度为10%的GelMA水凝胶和GelMA/Ag+载药水凝胶的溶胀比和降解率；2.合成GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料；应用FESEM检测rhbFGF的引入；建立兔背部深Ⅱ度烧伤创面，应用苏木素/伊红(HE)染色观察模型创伤深度；实验组定期更换GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料治疗创面；对照组定期应用碘伏和酒精清理创面，并用无纺布敷料包扎；比较实验组和对照组动物模型创面愈合时间和已愈合面积；评估GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料主动参与修复创面缺失软组织的能力；总结该复合水凝胶敷料的相关特性。　　结果：实验成功合成了材料学特性满意的GelMA水凝胶前体，其MA量为0.25ml，取代度为36%，孔径为(45±13)μm；制备出GelMA/Ag+载药水凝胶能有效抑制金黄色葡萄球菌生长，最适Ag+浓度为2000ppm，体积为0.03ml；合成的GelMA/Ag+复合水凝胶具有一定的溶胀性并可经Ⅱ型胶原酶降解。实验中可构建统一的兔背部深Ⅱ度烧伤创面，并通过组织学确立；在紫外光及光引发剂配合下能够交联固化，并应用光掩膜成功制备出拥有预期外形的GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料；应用合成的GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料包扎的实验组创面在愈合全程中无感染；实验组创面愈合时间为(20.39±3.51)d，较无纺布敷料对照组(27.53±4.32)d明显缩短了愈合周期(p<0.05)。　　结论：光敏型GelMA水凝胶具有良好的微孔径和生物可降解性，使得这种材料具备成为用于伤口护理聚合物敷料的能力。经修饰的GelMA前体材料所制备的GelMA/Ag+/rhbFGF复合水凝胶敷料，具有无免疫原性、无毒无酶的特性，并可温和粘附创面软组织、保持伤口湿润、垂直吸收创面渗出，缓慢且低量地释放活化的Ag+避免创面感染，并可通过降解代谢补充创面胶原含量促进创面愈合。GelMA/Ag+/rhbFGF水凝胶是一种非负载细胞的组织工程水凝胶敷料，以创面细胞为种子细胞，GelMA细胞支架材料内部富含精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸(RGD)基序、基质金属蛋白酶(MMP)序列和负载的rhbFGF成份，提供了创面修复的生长因素。使得该合成敷料具有参与创面修复和加速伤口愈合的能力。

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