海藻酸钠/明胶/聚乙烯醇-CaSiO3复合水凝胶制备用于加速伤口愈合的研究

作     者：潘敬科 

作者单位：成都大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董志红;张王志

授予年度：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 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：天然生物材料 合成生物材料 硅酸盐 血管生成 伤口愈合 

摘      要：在调节伤口愈合及再生过程中,皮肤起着至关重要的作用。当皮肤破损,其保护功能失去作用,从而导致伤口的形成。现如今,临床上大多使用的传统敷料成本低,但其具有保湿特性,容易吸收伤口处的渗出液从而与肉芽组织相互粘黏,在更换过程中易于对伤口造成二次伤害。随着对水凝胶的研究不断深入,制备出具有良好的生物相容性及加速伤口修复的水凝胶敷料成为了研究热点。因此,本文提供了一种新的思路,选择以海藻酸钠/明胶/聚乙烯醇为基底材料,协同封装生物活性生长因子硅酸钙（CS）。制备出不同比例的硅酸钙复合水凝胶,通过分析复合水凝胶的理化性质和生物学评价,并且通过大鼠背部创面修复实验验证愈合效果。 为了在生理条件下更易于凝胶化以及提升水凝胶的黏附能力,分别通过添加二价阳离子交联剂(Ca)与海藻酸钠进行物理交联以及添加低浓度戊二醛与明胶进行化学交联交联。同时,添加聚乙烯醇可改善材料的机械性能,以及具有良好的生物相容性,并且能够缓释硅酸钙生长因子。通过对复合水凝胶理化性能等表征:利用扫描电镜、傅里叶红外、X射线衍射、力学性能、亲水性、溶胀性能、降解以及离子释放对复合水凝胶（PSG）进行检测分析;并通过将复合水凝胶与细胞进行共培养,对其生物相容性、细胞增殖以及细胞黏附,来评价复合水凝胶的生物学性能;构建大鼠背部伤口皮肤损伤模型,观察实验大鼠创面修复,利用H&M染色和Masson染色检测伤口皮肤组织重新上皮化状况和各组肉芽组织中的胶原沉积量,考察了愈合过程中Ki67和CD31免疫组化染色检测创面新增殖细胞和再生血管。 实验结果表明:通过双交联后的复合水凝胶具有优异的凝胶特性。由扫描电镜分析可知,复合水凝胶断面表现出为网络贯通结构,当加入0.5%的CS时,复合水凝胶内部结构收缩,而CS含量为0.1%,CS无法均匀负载到复合水凝胶内部,这可能降低力学性能。红外光谱和X射线衍射分析可知,经交联处理后,复合水凝胶的组分和结构稳定,未有新物质产生,且其晶体结构没有被破坏。制备的复合水凝胶有着良好的亲水性,随着CS的加入,能有效调节其溶胀性能。随着CS含量增加,复合水凝胶的拉升强度逐渐升高而后降低,且PSG-0.3%复合具有最水凝胶大拉伸强度（455.65±52.21KPa）。生物实验表明:CCK-8细胞增殖及毒性检测结果表明各组分支架均是无毒的,均表现出优异的细胞增殖的能力,且添加了CS的支架对细胞增殖表现出明显的促进作用。PSG/CS复合水凝胶支架显著的刺激了成纤维细胞的增殖,表明支架具有优良的细胞相容性与细胞黏附性。此外,通过大鼠背部伤口的模型,在第6天和12天后取材,对不同组分伤口拍照宏观对比,以及伤口组织进行了组织学和免疫组织化学的染色,结果证明:CS对创面修复具有很大的促进作用,这可能是由于CS水凝胶具有血管生成、细胞增殖、诱导细胞外基质（ECM）形成的综合作用,水凝胶创面敷料提供了足够的水分,并在创面上建立了渗出物。PSG/CS复合水凝胶具有减少感染伤口部位炎症反应、加速胶原蛋白沉积并促进上皮组织修复,从而加快慢性感染伤口的愈合。PSG/CS复合水凝胶在加速创面修复促进血管生成和新生细胞生成方面的优势。因此,这种复合水凝胶在加速伤口愈合中具有很大的潜力。