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细菌纤维素基功能敷料的制备及性能研究

聂燕娇  
【摘要】:烧伤、烫伤及慢性创伤造成的皮肤严重受损难以修复,并易引起感染等并发症,是当前矫形外科和皮肤科难以治愈的疾患之一。开发具有抗感染、促愈合等多种功能的皮肤敷料,对促进患者康复、减轻患者病痛及减少医疗卫生费用的支出具有积极的经济和社会价值。细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)纳米纤维支架由于具有与皮肤组织细胞外基质类似的三维纤维网络结构,并具有良好的吸水性和透湿性、一定的止血功能和防粘连性能。然而,BC纳米纤维敷料并不具备杀菌功能,对已入侵的致病菌及已感染的创面毫无作用;另一方面,对于大面积的创面修复,单纯的BC纳米纤维敷料也难以达到理想的促愈合效果。为此,本研究拟利用多种复合方法,将抗菌剂壳聚糖季铵盐(Hydroxypropyltrimethyl ammonium chloride chitosan,HACC)及具有良好生物学性能的Ⅰ型胶原Ⅰ型胶原(Collagen,COL-Ⅰ)添加到BC支架网络结构中。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射等分别观察复合材料的显微结构、成分组成及晶体结构;考察BC基复合膜的机械性能、水管理系统性能即热稳定性;通过细菌实验及细胞实验,考察复合膜的抗菌性能及细胞生物学性能。取得的主要研究成果如下:(1)利用生物复合法制备了三种不同HACC含量的HACC/BC复合膜:HBC-1(13.6%),HBC-2(37.3%),HBC-3(62%)。SEM、EDS、FTIR分析表明,HACC成功复合到BC纤维网络结构中;HACC/BC复合材料中壳聚糖季铵盐分布均匀;与纯BC相比,HACC/BC复合材料表现出更加优异的水管理系统性能;HBC-1、HBC-2、HBC-3复合材料的孔隙率分别为:83.2%、77.06%、74.28%;复合材料的力学性能表现良好;热稳定性能分析表明复合材料的热稳定性由于HACC的加入由一级热解变为二级热解。抗菌研究结果表明,HACC/BC复合材料对金黄色葡萄球菌的抗菌效果良好,且随着HACC含量的增加,抗菌效果越明显,但HBC-3和HBC-2的抗菌效果并没有表现出很明显的差别。细胞实验结果表明,HBC-1和HBC-2并不会影响细胞增殖,而HBC-3对细胞增殖行为有负面影响。(2)利用原位膜液界面复合法,将HACC和COL-Ⅰ同时复合到BC三维网络结构中。SEM、FTIR分析表明:原位膜液界面培养法制备得到的HACC/COL-Ⅰ/BC复合膜仍然呈现三维纳米网络结构,HACC和COL-Ⅰ均匀地吸附在BC纤维上;HACC/COL-Ⅰ/BC复合膜的吸水性能、溶胀性能、保水性能均强于纯BC,水蒸气透过率为3084.52g·m~(-2)·24~(-1),孔隙率达80.96%,应力为15.85 MPa,应变为27.63%,杨氏模量为200.84 MPa;热稳定性能良好;HACC/COL-Ⅰ/BC复合膜的抑菌圈宽度为0.92 mm,表现出良好的抗菌效果;细胞生物学性能方面,与BC、HACC/BC相比,HACC/COL-Ⅰ/BC复合膜能更好地促进NIH3T3的增殖。细菌细胞实验结果表明,HACC/COL-Ⅰ/BC复合膜具有良好的抗菌性能和细胞生物学性能。


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