载紫草素静电纺丝纳米纤维膜作为伤口敷料的研究

作     者：左凌楠 

作者单位：河北医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜青;李彦辉

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：壳聚糖 静电纺丝 纳米纤维 紫草素 伤口敷料 

摘      要：皮肤是人体与外界环境的天然屏障,一旦发生损伤必须及时予以闭合,否则会产生创面的急慢性感染及其相应的并发症。伤口敷料作为暂时性皮肤替代物可起到保护创面、止血、防止感染等作用。纳米纤维的结构类似细胞外基质,具有吸收渗液、透水透氧和抗菌性等特点,可以提高损伤组织的修复能力。静电纺丝是利用生物聚合物制备仿生纳米纤维膜的重要技术,具有简单、高效、低成本等优势。壳聚糖(chitosan,CS)是一种天然碱性多糖,有良好的生物相容性、抗菌性、生物黏附性和凝血止血性等特点,是一种极有潜力的伤口敷料材料。此外,壳聚糖基纳米纤维还可作为药物的递送载体,实现药物在伤口部位的释放,加速伤口愈合过程。紫草素是从中药紫草中提取的一种萘醌类化合物,具有抗菌、抗炎、促进细胞增殖、抑制瘢痕形成等多种生物活性,在促进伤口愈合方面有很大应用前景。目前已有含紫草素的制剂用于治疗皮肤创伤。因此,本研究采用静电纺丝技术制备负载紫草素的壳聚糖/聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纳米纤维,筛选出最佳处方和制备工艺,并对其进行表征与体内外评价,将纳米纤维和药物的优势相结合,探讨其在创伤愈合领域中的应用潜力。第一部分CS/PVA纳米纤维膜的制备及评价目的:考察CS/PVA纳米纤维膜的制备处方及工艺,并对其进行评价,探讨其作为伤口敷料的潜力。方法:采用静电纺丝技术制备CS/PVA纳米纤维膜,以纳米纤维的形态为指标,筛选出最佳处方及工艺;然后用戊二醛蒸汽对其交联,并对CS/PVA纳米纤维膜的直径、孔隙率、润湿性、水蒸气透过率、吸水性进行表征与评价。结果:本部分通过处方及工艺的优化,制备了CS/PVA静电纺丝纳米纤维膜,当CS/PVA质量比为25/75、电压为29 KV、推液速度为0.0010mm/s时,得到的CS/PVA静电纺丝纳米纤维光滑且无串珠。采用戊二醛蒸气对CS/PVA静电纺丝纳米纤维膜进行交联,与未交联相比,交联3 h的纳米纤维膜的水稳定性增加,且纤维直径无明显变化。最终制备的CS/PVA静电纺丝纳米纤维膜的纤维直径为76.30±18.34 nm,孔隙率为51.87%,接触角为47.35±1.40°,有良好的润湿性,水蒸气透过率为0.2587±0.0096 g/(cm·24 h),吸水率达180.1±41.65%,能吸收自身重量1.6～2.5倍的水分。小结:本试验利用静电纺丝技术制备了CS/PVA静电纺丝纳米纤维膜,并对其进行交联增加了水稳定性。试验结果表明,该纳米纤维膜为亲水性敷料,利于细胞的黏附增殖,能阻止伤口处一定水分的蒸发并吸收伤口渗出液,维持适宜的湿润环境,有作为伤口敷料的潜力。第二部分紫草素纳米晶混悬液的制备及评价目的:制备紫草素纳米晶混悬液,考察其处方工艺,并对其进行评价。方法:采用反溶剂沉淀-超声法制备紫草素纳米晶混悬液,并通过单因素试验,以粒径和多分散系数(PDI)为评价指标,筛选最佳制备处方及工艺,并对其粒径、PDI、外观形态进行评价。结果:紫草素纳米晶混悬液的最佳制备工艺为:制备温度为10℃、超声(250 W)15 min、药物浓度为6 mg/m L、二次细胞粉碎超声(700W)5 min。制备的紫草素纳米晶混悬液的粒径为242.8±4.25 nm,PDI为0.146±0.024。小结:筛选的最佳制备工艺简便可行,制备的紫草素纳米晶混悬液粒径较小且均匀。第三部分载紫草素纳米纤维膜的制备及评价目的:采用静电纺丝技术制备载有紫草素的载药纳米纤维膜,建立紫草素的含量测定方法,并对其进行表征,并考察其释药性能。方法:制备载紫草素CS/PVA纳米纤维膜,并对纳米纤维膜的直径、孔隙率进行表征。利用高效液相色谱测定紫草素含量,并考察载药纳米纤维的释药性能。结果:建立了紫草素的高效液相色谱测定方法,线性、稳定性、精密度和回收率均符合要求。成功制备了载药纳米纤维膜,扫描电镜(SEM)图观察纳米纤维的直径为82.60±22.71 nm,孔隙率为50.92%。载药纳米纤维具有90%的包封率,且药物在5 h内能达到90%以上的释放率。小结:载药纳米纤维膜的纤维形态、直径及孔隙率与未载药的CS/PVA纳米纤维膜无明显差别,且载药纳米纤维膜具有良好的释药性能,可作为功能性纳米纤维膜伤口敷料。第四部分纳米纤维膜体内外药效学评价目的:考察空白CS/PVA纳米纤维膜及载药纳米纤维膜的抑菌效果及促伤口愈合效果。方法:通过抑菌圈试验考察纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果;并通过小鼠皮肤创伤修复试验考察其促进伤口愈合效果。结果:空白及载药纳米纤维膜对大肠杆菌无明显抑菌效果,载药纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌的抑菌效果稍好于空白纳米纤维膜,但抑菌效果也不明显。动物试验结果表明,与对照组相比,CS/PVA纳米纤维膜与载药纳米纤维膜在伤口愈合前期均能有效促进伤口闭合。