没食子酸修饰的抗菌医用纱布敷料用于促伤口愈合

    临床处理皮肤创面伤口时，经常利用医用敷料包覆伤口从而隔绝外部环境，加速伤口的自发修复。

    由于医用纱布优异的力学性能、良好的生物相容性和低廉的成本，被广泛应用于临床处理皮肤创面。

    但医用纱布的多孔结构和表面丰富的亲水基团为致病微生物的繁殖创造了理想的环境，容易导致伤口部位感染而延缓伤口愈合。

    目前，通过不同的物理或化学技术，在织物表面引入不同种类的抗菌剂，如抗生素、金属离子和纳米粒子、季铵盐和抗菌聚合物等，即可获得抗菌纱布。

    然而，有机和无机抗菌剂的合成以及在棉织物上的功能化涉及复杂的程序，大大增加了成本，也与传统的纺织制造技术和设备不兼容。

    另外，一些合成抗菌剂如银纳米颗粒对正常细胞和组织有毒性，不适合在体内长期使用。

    因此，如何构建程序简便、生物相容性良好的抗菌纱布成为当前关键问题。

    近日，四川大学轻工科学与工程学院刘公岩教授与四川大学华西医院骨科胡钦胜副教授合作，报道了一种利用酚氨偶联将没食子酸牢固结合在医用纱布表面从而构筑功能化的医用敷料。

    没食子酸（3,4,5-三羟基苯甲酸）作为代表性的植物源多酚，可有效抵抗细菌黏附，清除活性氧（ROS），抑制脂质、DNA和蛋白质的氧化。

    该报道首先利用APS并通过硅烷化反应，在医用纱布棉纤维表面进行氨基化改性，再通过酚氨化学反应将没食子酸共价结合在棉纤维表面，得到抗菌功能化纱布敷料。

    本工作研究了GA@Gauze对三种细菌的接触杀菌率，结果发现GA@Gauze具有广谱抗菌能力，对三种常见细菌的灭杀效率均大于99%，并且相较于三种细菌在医用纱布与APS@Gauze上较多的粘附数量，GA@Gauze表面只粘附了少量细菌（图1）。

    图1. GA@Gauze制备工艺流程及其抗菌性能。

    创面敷料通常会直接与开放组织接触，因此在临床应用前有必要对其进行生物安全性评价（图2）。

    将GA@Gauze与血液接触一小时后发现其溶血率与医用纱布相当，远低于临床使用标准，并且医用纱布和GA@Gauze与L929成纤维细胞共培养24小时和72小时后，均表现出高的细胞活性，共培养细胞也呈现出健康的纺锤体形貌。

    之后按照ISO 10993.10 2010标准进一步验证GA@Gauze的生物安全性，结果表明GA@Gauze与医用纱布对皮肤均没有明显刺激，未出现皮肤红斑以及水肿。

    以上结果表明GA@Gauze具有良好的生物安全性，适合作为临床应用的安全创面敷料。

    图2. GA@Gauze的生物安全性。

    基于GA@Gauze优秀的抗菌能力与良好的生物安全性，我们将GA@Gauze应用于小鼠全层创面伤口模型中，如图3所示。

    通过观察创面闭合模拟痕迹以及定量比较创面愈合速率，结果发现在伤口愈合过程中，GA@Gauze处理的伤口愈合率优于其它两组。

    GA@Gauze在第七天时的创面愈合率（72.00%）明显高于其它两组（54.54%和57.76%），并在第14天时可以看到伤口接近完全闭合，而另外两组仍残留着大块伤口疤痕，以上结果表明GA@Gauze能促进全层创面的修复。

    图3. 体内伤口愈合效果以及组织病理学分析。

    该工作进一步进行了再生创面的皮肤组织病理学分析。

    从图3可以发现GA@Gauze能够有效抵御环境细菌对创面组织的侵袭，并且GA@Gauze具有优秀的自由基清除效率，能够很好地调节伤口微环境活性氧水平，这两大特性使得GA@Gauze能够很好地控制炎症反应，从而缩短创面愈合过程。

    此外，伤口组织的H&E与马森三色染色显示，GA@Gauze处理的创面在第7天可以观察到比另外两组更多的血管以及第14天皮肤附属物的再生，更多更厚的胶原纤维也表明GA@Gauze能够有效促进皮肤创面的愈合。