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创伤现已成为继癌症和心脑血管疾病之后的人类第三大致死病因。皮肤损伤作为创伤的重要分支,其有效治愈问题越来越受到人们的关注。皮肤损伤按伤口类型可大致分为两类,即慢性创伤和急性创伤。常见的慢性创伤如烧伤、烫伤、糖尿病足以及一些病理溃疡等,其治疗目标是防止创面感染和促进组织再生。而急性创伤主要指大面积出血,其首要治疗目标是快速止血。目前,临床上治疗皮肤创伤的主要方法是使用一些敷料产品。理想的创伤修复材料必须具备一系列显著的特征,如快速的促凝血能力,维持创面适宜的湿润环境,允许氧的交换,吸附创面渗出液,加速创口闭合,减少疼痛和防止感染等。目前,除传统的无菌纱布和脱脂棉之外,已有许多功能材料被开发用于创伤的修复,如纳米银、壳聚糖、藻酸盐、胶原、聚氨酯等。尽管这些材料对于创伤的修复起到一些积极作用,但这些敷料产品的应用受到诸多限制,如功能单一、制备工艺复杂、成本高、理化性质差和潜在毒性等。因此,理想创伤修复材料的探索和开发始终是该领域的热点和难点。细菌纳米纤维素(BNC)是由细菌合成的纤维素,具有优良的纳米纤维网络结构、高化学纯度、高持水能力和良好的生物相容性,在食品、化妆品、纺织和生物医用材料等领域具有广泛应用前景。其中,创伤敷料成为该材料最具应用价值的方向之一,吸引了国内外众多研究者的关注。然而,BNC本身并不具备抗菌性能,且主动促愈能力仍有待提高。目前,有研究通过复合的方法赋予并提高了BNC材料的抗菌性能和促愈能力,并评价了其在创伤治疗中的应用潜力。但大多数研究停留在对BNC性能的盲目扩充上,实际应用价值有限,对BNC临床应用无实质性推动,并且仍有许多关键性问题未得到有效解决。譬如(1)不同菌株来源的BNC的理化和生物学性质往往有所差异,进而对创伤的治疗效果产生影响,然而,目前尚未引起研究者的关注。(2)不同抗菌剂和促愈因子的选择以及高效复合制备方法的探索,对材料的实际应用将起到决定性效果。(3)目前尚欠缺关于BNC基功能材料用于急性出血创口,尤其体内可吸收止血材料的制备研究。这些研究对BNC基创伤治愈材料的优化制备、性能改进以及应用领域的拓展等方面均具有非常重要的意义。鉴于此,本课题从BNC生产菌株出发,选用三种不同株型的木葡糖酸醋杆菌(DHU-WX-1、DHU-ATCC-1和ATCC 23770),评估并比较不同菌株来源BNC的微观结构、理化性质以及生物相容性等,进而探索这些差异对创伤修复效果的影响,筛选作为创伤敷料BNC的最适生产菌株。在此基础之上,通过创新设计的电场驱动技术将乳铁蛋白(LF)和胶原蛋白(COL)与BNC进行同步复合,或者通过静电吸附自组装法将带正电荷假蛋白(Arg-PEA)和负电荷透明质酸(HA)阴离子与BNC进行一浴复合,制备出多种兼具抗菌和促愈功能的BNC基复合材料,并在大鼠皮肤损伤模型中评估了创伤修复效果。最后,通过选择性氧化获得氧化细菌纳米纤维素(OBC),进而通过静电吸附自组装得到氧化细菌纳米纤维素-胶原蛋白-壳聚糖复合海绵,并在大鼠肝脏等动物模型中评估了该复合海绵用于体内可吸收止血的治疗效果,拓宽了BNC基创伤治愈材料的应用范围。本论文的主要研究内容和结果如下:1、研究了不同菌株来源BNC对创伤修复的影响,筛选作为创伤敷料BNC的最适生产菌株。结果显示:(1)不同菌株来源的BNC具有不同的理化性质,具体表现为不同的纤维密集程度和纤维直径,进而导致其具有不同的持水性、透汽性以及力学性能等。(2)不同菌株来源BNC的上表面比下表面纤维更为致密,疏松的下表面比致密的上表面具有更好的细胞相容性,并且三种BNC上表面的细胞相容性并未有显著差异,而下表面则具有显著差异性。(3)大鼠皮肤损伤模型修复实验表明,三种BNC具有不同的创伤修复效果。综合来看,不同菌株来源的BNC具有不同的理化特性和细胞相容性,导致了不同的创伤治愈效率。其中,由DHU-WX-1菌株生产的BNC膜具有适宜的保水性、透汽性和细胞相容性,创伤治愈效果最优,为后续实验基底材料的选择奠定了理论基础。2、创新设计了电场驱动复合技术,将LF和COL与BNC进行高效复合,成功制备了兼具抗菌和促愈功能的BNC/LF/COL复合水凝胶材料,研究了该材料的理化和生物学性能并在大鼠模型中评估了其对皮肤创伤的修复效果。结果显示:(1)电场驱动法比传统的浸渍吸附法具有更高的复合制备效率,具体表现为更短的时间消耗、更少的溶液体积需求、更高的蛋白负载量和更好的材料均匀度,是一种极具应用潜力的复合材料制备技术。(2)BNC/LF/COL具有适宜的保水性和透汽性、优异的广谱抗菌性,并能显著促进成纤维细胞黏附和增殖。(3)大鼠实验结果表明,BNC/LF/COL能显著促进皮肤创面收缩和再上皮化。创面愈合平均时间为9天,显著短于无菌纱布治疗组(21天),有用于临床治疗慢性创伤的潜力。3、以效果更安全稳定的假蛋白作为抗菌剂,通过静电吸附的方式在BNC网络结构中,与预先电场驱动复合的透明质酸进行自组装,成功获得绿色环保且兼具抗菌和促愈功能的BHAP复合水凝胶材料,体内外评估了该材料作为创伤敷料用于慢性创伤的应用潜力。结果显示:(1)假蛋白和透明质酸的掺入自组装并未破坏BNC原有的空间网络结构。通过优化复合比例,BHAP的持水性和透汽性较纯BNC得到显著改善。(2)依托于假蛋白的特性,BHAP对多种细菌表现出较强的抑制作用,但对真核细胞并无显著毒性,表现出较好的细胞相容性。(3)大鼠皮肤损伤修复实验结果表明,BHAP能显著促进皮肤创面收缩和再上皮化,抑制细菌感染。创面平均治愈时间为10天,显著少于无菌纱布治疗组(21天),有应用于临床治疗慢性创伤的潜力。4、通过选择性化学氧化制备得到氧化细菌纳米纤维素(OBC),利用OBC的聚阴离子和壳聚糖(CS)的聚阳离子进行静电吸附自组装OBC/CS,并在组装过程中巧妙地将COL进行绑定,得到OBC/COL/CS多功能型纳米复合材料。通过大鼠肝脏出血模型评估了OBC/COL/CS作为可吸收止血材料用于体内止血的效果。结果显示:(1)由于OBC和CS之间静电力的存在,将两种分散液混合后,复合体系可以在短时间内通过自组装迅速完成,并可利用自组装过程将COL进行绑定。该方法避免了使用有一定毒性的化学交联剂,并且适用于其它生物大分子复合材料的制备,具有普适性。(2)OBC/COL/CS纳米复合材料具有适宜手术操作的力学性能、广谱抗菌性、促成纤维细胞增殖以及优异的体内降解吸收性。(3)大鼠实验证实OBC/COL/CS比目前的临床止血产品——美国强生的速即纱(Surgicel)具有更好的止血效果,具体表现为更好的促凝血特性和凝血能力、更高的红细胞和血小板粘附性以及更低的失血量,大大缩短了止血时间。综合而言,OBC/COL/CS是一种快速、高效、安全的促凝血材料,具有广谱抗菌性和良好的细胞相容性,在控制内出血领域具有广阔的应用前景。本文从BNC生产菌株出发,评估了不同菌株来源BNC理化性质差异性对创伤修复效果的影响,研究了BNC结构性质与创伤修复效果的联系。发掘并选用一些高性能材料,通过多种开创性的技术手段制备出一系列具有潜在临床应用价值的BNC基创伤修复材料,为BNC基功能医用材料的批量化制备和规模化应用奠定了基础。最后通过独特技术手段极大地提高了BNC基材料用于急性出血创伤修复的潜力,拓宽了BNC基创伤修复材料的应用范围。论文系统评价并展示了BNC在创伤修复中的应用潜力。