多响应收缩性纳米纤维敷料促进口腔颌面部糖尿病伤口愈合的研究

作     者：刘丽萍 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗云纲

授予年度：2024年

学科分类：1003[医学-口腔医学] 1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：纳米纤维敷料 多响应 生物材料 糖尿病伤口 口腔颌面部伤口 

摘      要：研究背景: 口腔颌面部位于人体显著且暴露的部位,并且经常参与口腔的开闭、咀嚼和表情等动作,因此极易受到创伤。口腔颌面部一旦受损,往往难以避免地导致软组织缺损,这不仅对患者的外貌造成影响,而且对患者的生理和心理功能,如咀嚼、语言等也可能产生严重的影响。而糖尿病患者的颌面部伤口愈合更加缓慢且困难,研究发现与正常伤口相比,糖尿病慢性伤口的机械收缩性降低是限制其愈合的关键因素之一。因此,胚胎伤口独特的愈合方式开始引起生物医学领域的关注。在胚胎伤口愈合的过程中,围绕胚胎伤口边缘的肌动蛋白束会拉动伤口边缘向中心收缩,最终实现伤口的完美愈合。研究表明,主动收缩的伤口敷料可以模拟胚胎伤口表面的愈合过程,从而缩小伤口面积,促进伤口闭合。除此之外,血管生成障碍与细菌感染同样是糖尿病伤口愈合过程中的阻碍因素。因此,缩小伤口面积、重建血管网络和预防细菌感染对于促进口腔颌面部糖尿病伤口的愈合至关重要。 研究目的: 1.通过液相直接合成法制备包封着辛伐他汀（Simvastatin,SIM）的ZIF-8纳米颗粒（ZIF-8@SIM）,并将其负载在聚三亚甲基碳酸酯（Polytrimethylene carbonate,PTMC）/聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinylpyrrolidone,PVP）电纺纳米纤维膜中,以制备具有抗菌和促血管生成能力的收缩性纳米纤维膜（PPZS）。通过将PPZS与医用聚氨酯（Polyurethane,PU）胶布结合,制备具有粘附性和实用性的多响应收缩性纳米纤维敷料（C-PPZS）。 2.通过体外实验评估PPZS的收缩性、抗菌性、生物相容性和促血管生成能力。通过体内实验进一步评估C-PPZS对I型糖尿病小鼠皮肤伤口的修复作用。 研究方法: 1.材料的制备及表征:通过液相直接合成法制备ZIF-8@SIM,并利用静电纺丝技术将其负载在PTMC/PVP纳米纤维膜（PPZS）中。通过SEM、TEM、FTIR和XRD对纳米颗粒和纤维膜进行理化性质表征,并检测纤维膜的力学性能、水接触角和药物释放能力。最后通过将纳米纤维膜与PU胶布结合,制备具有四层结构的多响应复合收缩性纳米纤维敷料（C-PPZS）。 2.体外收缩性检测:通过体外收缩实验评估PPZS在不同环境条件下的收缩能力;通过体外伤口闭合实验评估C-PPZS对小鼠离体皮肤缺损的闭合能力。 3.体外抗菌性检测:通过平板抑菌实验、细菌生长曲线、细菌活/死染色和SEM评估PPZS对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus,***）和大肠杆菌（Escherichia coli,***）的抗菌作用。 4.体外生物相容性检测:通过CCK-8法、细胞活/死染色和细胞骨架染色评估PPZS对小鼠成纤维细胞（Mouse Fibroblasts Cells,L929）和人脐静脉内皮细胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells,HUVECs）的活性及增殖能力影响;通过溶血实验检测PPZS的溶血率。 5.体外促血管生成能力检测:通过划痕实验和Transwell迁移实验评估PPZS对HUVECs的迁移和招募作用;通过管形成实验评估PPZS的血管网络重建能力。 6.体内实验:建立I型糖尿病小鼠全层皮肤缺损实验动物模型,通过组织学染色和免疫组织化学染色,评估C-PPZS对皮肤缺损的闭合修复能力。 研究结果: 1.成功制备了ZIF-8@SIM、纳米纤维膜（PPZS）以及多响应收缩性纳米纤维敷料（C-PPZS）。SEM和TEM结果显示,PPZS的形貌内部为壳-核结构,外部为均匀的纺锤状结构。释放实验结果表明,PPZS在酸性条件下能够快速释放Zn2+和包封的SIM。 ***具有液体触发和温度控制的收缩特性,其收缩性随温度的升高而增强。体外收缩实验结果表明,在37℃的磷酸盐缓冲液（Phosphate buffer solution,PBS）中浸泡60分钟后,PPZS的面积收缩率为78.36%。此外,在37℃的环境下60分钟,C-PPZS可使离体小鼠皮肤缺损的面积缩小至原来的38.01%。 ***对***和***具有显著的抗菌作用。平板抑菌实验和细菌生长曲线表明,PPZS对***和***具有显著的抑制作用,细菌活/死染色实验和SEM结果表明,PPZS能够有效杀灭***和***。 ***具有良好的生物相容性。CCK-8法、细胞活/死染色实验和细胞骨架染色实验结果表明,与PPZS共培养后,L929和HUVECs的细胞存活率均在90%以上,且具有正常的细胞形态。溶血实验结果显示,PPZS的溶血率小于5%。 ***具有促进血管生成的能力。划痕实验和Transwell迁