电纺纳米银/碳纳米纤维复合烧伤敷料的制备、抗菌性能的研究

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一、研究背景:全球每年数百万人因热水、火焰或者热油遭受烧烫伤。烧伤创面敷料为创面提供良好的愈合微环境,对于创面愈合起着至关重要的作用。虽然许多伤口敷料已应用于临床实践中,但很少有伤口敷料可以充分满足创面愈合的多项要求。例如,棉花纱布敷料虽然能较好地吸收渗液,但在预防创面感染、促进创面愈合方面并不理想。异种皮(如小猪皮)用于覆盖创面,虽然有较好的促进组织生长作用,但因其昂贵的价格难以在临床大范围使用。对于良好的烧伤敷料来说,如何防止创面感染、促进创面愈合是亟待解决决的关键问题。静电纺丝技术(以下称电纺)制备的纳米纤维支架具有与天然细胞外基质(ECM)相似的形态特点:连续超细纤维,高表面体积比,高孔隙率和可变孔径分布,经大量实验证实可模拟细胞外基质结构,刺激细胞合成多种细胞因子和生长因子,促进细胞生长、促进创面愈合。其原料来源广泛,并且能够按照需要的生物学功能预先设计,制备出具有各种功能的仿生组织结构。但单纯的电纺纤维难以具有较好的抑菌能力。选择适当的抗菌药物,与电纺纤维敷料结合有望制造出较理想的烧伤创面敷料。应用电纺技术制备纳米纤维材料并与抗菌药物形成复合敷料在国内外尚属首次研究。在抗菌药物的选择上,纳米银因其具有较好的抑菌能力,且其耐药性、安全性、过敏性等较好,现已有多种药物及创面敷料应用于临床。二、研究目的:1、明确中通过电纺制备纳米银/碳纳米纤维复合敷料的制备方法,观察大体和显微结构。2、通过体外实验,研究其抑制烧伤创面细菌感染的能力。旨在进一步探索理想烧伤创面敷料的研制,为今后应用进一步实验研究及应用于临床提供有力的实验依据。三、研究内容和方法:本研究中,采用聚丙烯腈(PAN)为前驱体高分子,利用静电纺丝技术及高温碳化方法制备碳纳米纤维敷料,并通过银镜反应制备纳米银/碳纳米纤维复合敷料。为测定该材料体系的抗菌活性,我们对构建的复合纤维敷料的在抗菌活性进行了测定。1、纳米银/碳纳米纤维复合敷料的制备及检测。采用聚丙烯腈(PAN)为前驱体高分子。在实验过程中,使用15kV作为纺丝电压,针头和接收板的距离大约15cm。PAN纳米纤维经过预氧化、高温热裂解,PAN纤维发生碳化形成碳纳米纤维。在通过银镜反应后制备成为纳米银/碳纳米纤维复合敷料。2、扫描电镜(SEM)观察显微结构特征;使用EDX能谱分析敷料表面是否负载纳米银。3、纳米银/碳纳米纤维敷料抗菌性研究。制备出的碳纳米纤维敷料及复合敷料与庆大霉素纸片及磺胺嘧啶银脂质水胶敷料(urgotul)敷料采用Kirby-Baucer法进行体外抑菌实验。并对复合敷料进行持续一周抗菌性观察。四、研究结论:试验获得以下主要结果和结论:1、采用聚丙烯腈(PAN)为前躯体高分子,利用电纺技术及银镜反应成功制备出纳米银/碳纳米纤维敷料。2、电纺纳米银/碳纳米纤维敷料的形貌表征:制备的纯碳纳米纤维的直径大约是200nm~300nm,纤维比较直,纤维之间分立的比较好,表面比较光滑。通过室温下的银镜反应,纤维的直径有些变粗,大约300nm~400nm,并且纤维表面变得粗糙。通过EDX能谱分析显示,碳纤维的表面覆盖了一层银纳米颗粒。3、实验通过K-B纸片扩散法证实:①复合纤维敷料和磺胺嘧啶银脂质水胶敷料对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌标准菌株均有较好的抑菌效果,但低于标准抗菌药物药敏纸片组。②复合纤维敷料对于金黄色葡萄球菌及铜绿假单胞菌抑菌效果优于磺胺嘧啶银脂质水胶敷料;但其对大肠杆菌的抑制效果低于磺胺嘧啶银脂质水胶敷料。③碳纳米纤维组在此实验中未显示出具有抑菌能力。通过K-B纸片扩散法,连续一周持续观察发现,复合敷料对铜绿假单胞菌第一日有较明显抗菌作用,第二日抗菌能力明显减小,第三日则无抗菌能力;但其对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌在连续一周的时间内均有明显抗菌效果。五、结论:电纺纳米银/碳纳米纤维敷料具有类似于ECM的纳米级多孔网状结构,并有较好的抑菌能力。本研究为理想烧伤创面敷料的研究提供了新的思路。
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