《Journal of Drug Delivery Science and Technology》:Integration of ZSM-5 and Zn-HA in Electrospun PBAT/PVP dressing for Multifunctional Acute Wound Healing
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本研究开发了一种基于PVP/PBAT基质的电纺敷料系统,整合Zn-HA和ZSM-5,实现高效止血(75% Zn2?在12小时内释放)、广谱抗菌(抑制率>80%)及促血管生成(上调VEGFA等基因1.5倍以上),显著加速小鼠全层皮肤伤口愈合(12天愈合率94.5%)。
贾胜茂|成浩宇|崔玉波|黄思正|郑志超|童建豪|赖琦|刘子怡|黄玲|吴丽红|郑华德
华南理工大学材料科学与工程学院,中国广州510006
摘要
由于传统敷料的局限性,急性伤口管理面临诸多挑战,包括透气性差、伤口粘连、保湿效果不佳以及生物活性不足等问题。为了解决这些问题,我们开发了一种基于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/聚(丁酸-对苯二甲酸乙二醇酯)(PBAT)基体的静电纺丝敷料系统。该敷料进一步集成了生物活性成分——锌透明质酸(Zn-HA)和ZSM-5沸石。Zn-HA的低分子量使其能够深入表皮层,从而增强水分渗透和组织再生;其锌离子还具有强大的抗氧化和抗菌作用。ZSM-5沸石能快速吸收渗出物,加速止血过程。这种纳米纤维敷料具有优异的生物相容性,能够持续释放Zn2+离子(12小时内释放75%,96小时内累计释放90%),并对包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)在内的多种病原体表现出广谱抗菌活性(抑制率超过80%)。此外,含有Zn-HA的敷料还能显著降低细胞内活性氧(ROS)水平(降低70%以上),促进HUVEC细胞迁移(增加76.5%),并上调关键血管生成基因(VEGFA、vWF、PECAM1)的表达(超过1.5倍)。在鼠全层皮肤缺损模型中,该敷料显著加速了伤口愈合(12天时愈合率达到94.5%),同时抑制了炎症反应并促进了新生血管形成,且无全身毒性。本研究首次将Zn-HA和ZSM-5结合到静电纺丝纤维中,为急性伤口护理提供了兼具止血、感染控制和快速组织再生功能的多功能解决方案。
章节摘录
引言
由创伤、烧伤或手术引起的皮肤缺损非常普遍,可能导致严重的功能障碍、外观畸形甚至危及生命的并发症。全球每年有数百万患者需要接受急性伤口的治疗,这给临床和医疗系统带来了巨大负担。[1]伤口愈合过程通常分为四个相互重叠的阶段:止血、炎症、增殖和重塑。[2]其中,快速止血和及时处理
材料
聚乙烯吡咯烷酮(PVP,K90)、聚(丁酸-对苯二甲酸乙二醇酯)(PBAT,Mn = 20 k)和ZSM-5沸石均购自天津南华催化剂有限公司(中国)。锌负载透明质酸(Zn-HA)由上海Bloomage Biotech有限公司(中国)提供。二氯甲烷及其他试剂均为分析级。纳米纤维的制备
将PVP和PBAT以不同比例溶解在二氯甲烷中(见表S1)。然后将基础溶液(PVP/PBAT在二氯甲烷中的混合物)与ZSM-5沸石混合载药静电纺丝膜的制备与形态分析
纤维的均匀性和直径直接受到静电纺丝溶液比例、纺丝距离和电压的影响[26][27][28]。我们研究了这些因素对基础纤维形态的影响(见表S1、表S2)。当纺丝距离从10厘米增加到20厘米时,纤维直径分布的标准偏差从782 ± 375纳米降低到680 ± 43纳米结论
本研究开发了一种由PVP、PBAT、ZSM-5和锌透明质酸(Zn-HA)组成的新型纳米纤维膜,用于伤口愈合。含有ZSM-5和Zn-HA的纤维表现出优异的生物相容性、有效的抗菌效果以及ROS水平的降低。此外,还促进了血管生成。从机制上看,Zn-HA通过上调vWF、VEGFA、PECAM1、HIF-1α和eNOS的表达来增强血管生成功能。体内皮肤缺损实验表明
作者贡献声明
刘子怡:数据可视化、方法学设计、数据分析。崔玉波:数据整理、监督、撰写及审稿编辑。黄玲:撰写及审稿编辑、资源协调、方法学设计。吴丽红:撰写及审稿编辑、资源管理、项目统筹、方法学设计。郑华德:撰写及审稿编辑、监督、资源协调、概念构思。黄思正:方法学设计、实验实施、数据整理、概念构思。郑志超:软件应用、资源协调、方法学设计伦理审批
本研究获得了华南理工大学动物护理与使用委员会的批准(批准编号:IBMDE23002)利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本研究结果的个人关系。
致谢
本研究得到了东莞市关键技术研发计划(20221200300072)和广东省关键技术研发计划(2025B1111090001)的财政支持。