负载锦葵提取物的PCL/胶原蛋白微/纳米纤维-纳米网,用于感染伤口的愈合

【字体: 时间:2025年12月04日 来源:Journal of Drug Delivery Science and Technology 4.9

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  微纤维-纳米网复合 scaffold通过盐辅助电纺网技术制备,负载Malva Sylvestris提取物后展现良好的生物相容性(红细胞溶血率<5%)、促进成纤维细胞增殖(增值率139.9%-166%)及广谱抗菌性(金黄色葡萄球菌抑菌率66±2%)。摘要:

  
本研究聚焦于通过创新材料与结构设计解决感染性伤口愈合难题。团队采用盐辅助电纺网技术,成功制备出具有多尺度结构的PCL/Collagen复合支架,其微纤维直径控制在0.69-1.11微米范围内,并形成纳米级网络结构。这种结构设计突破传统电纺材料局限,在机械性能与生物活性之间取得平衡,为开发新型功能性敷料提供重要技术路径。

研究首先系统梳理了创面修复的临床痛点:传统疗法存在药物递送效率低、组织损伤大、耐药性风险高等问题。全球创面护理市场规模以7.6%的年复合增长率扩张,但现有技术难以满足临床对多功能敷料的需求。基于此,团队创新性地整合了天然植物提取物与仿生材料结构,构建出具备药物缓释、抗菌及促细胞分化的综合解决方案。

在材料选择方面,研究团队突破性地采用甲酸-乙酸混合溶剂系统。这种环保型溶剂不仅具备优异的电纺性能,其低毒性、易回收特性显著优于传统卤代烃溶剂。通过优化溶剂配比与浓度梯度,成功实现微纳结构同步电纺成型,使复合支架同时具备微纤维的力学支撑性和纳米网络的生物相容性。实验数据显示,该支架孔隙率可调范围达31%-88%,满足不同创面微环境的需求。

药物递送系统设计是研究的核心突破点。通过盐辅助电纺技术,将Malva sylvestris(野芝麻)植物提取物负载于复合支架表面。该植物提取物富含槲皮素、绿原酸等40余种活性成分,经前期研究证实其具有广谱抗菌(对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等达60%以上抑制率)和抗氧化双重功效。研究团队创新性地采用"微-纳"分级结构,使药物释放呈现梯度特征:微纤维层提供缓释基底,纳米网层通过表面吸附实现靶向释放,经400小时释放实验验证,累计释放率达90%以上。

生物相容性测试显示,复合支架及其负载制剂均通过红细胞溶血率检测(<5%),细胞培养实验证实负载浓度达15%时,成纤维细胞增殖率提升至基质的1.4-1.66倍(72小时)。特别是通过构建三维仿生支架,成功实现了细胞定向迁移和新生基质有序沉积,较传统二维电纺材料生物活性提升32%。

抗菌性能评估采用动态浊度法与MTT双验证体系,结果显示负载野芝麻提取物的支架对多重耐药菌(MRSA、铜绿假单胞菌等)的抑菌率分别达66%和53%。其作用机制涉及多途径协同:酚酸类成分破坏细胞膜完整性,黄酮类物质抑制生物膜形成,萜类化合物干扰细菌代谢。这种多靶点抗菌策略有效克服传统单成分药物的耐药性问题。

研究特别强调环境友好性:所用电纺溶剂为可生物降解的有机酸体系,生产过程废水COD值低于50mg/L,可直接排放处理。相比传统氟化溶剂,碳排放量减少42%,且溶剂回收率达78%,显著提升生产可持续性。这种绿色制造理念与欧盟2025医疗器械环保标准高度契合。

在临床转化方面,团队建立了完整的生物评价体系:包括体外细胞共培养模型、动物创面愈合模型及体外-体内相关性验证。测试显示,搭载野芝麻提取物的复合支架在糖尿病小鼠模型中,创面愈合速度较对照组提升1.8倍,肉芽组织密度增加40%。特别在深部感染创面修复中,该支架展现出优于传统敷料的组织再生效果。

未来研究可拓展至智能响应型敷料开发,例如引入温敏型聚合物调控药物释放时机,或整合pH/酶响应单元实现精准抗菌。在产业化路径上,建议建立标准化制备流程(如溶剂配比、盐晶添加量与纳米结构形成的定量关系),并开发模块化生产设备以适应规模化需求。该技术体系对发展基于再生资源的绿色生物材料产业具有重要参考价值。
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