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    四川大學張仕勇教授、于云龍副研究員團隊:基于單寧酸/鐵離子絡合物光熱抗菌敷料的制備與應用
    2020-12-02  來源:高分子科技

      創傷及慢性疾病引起的難愈合傷口會給人類的正常生活造成嚴重不適和危害。暴露的傷口很容易被細菌感染,可能造成截肢,甚至死亡。具有抗菌活性的傷口敷料因能有效地抵制微生物感染而受到廣泛關注。現階段傷口敷料的抗菌活性通常源于負載的抗菌劑,如抗生素、金屬離子和季銨鹽等。然而,傳統的抗菌劑通常具有細胞毒性且能誘導耐藥細菌的產生。因此,開發和設計無抗菌劑的傷口敷料至關重要。近紅外(NIR)光熱抗菌因具有高效、廣譜的抗菌活性和不易誘導細菌耐藥等優點而受到研究者的青睞。由于其具有遠程可控性,深層組織滲透,無創性和促進組織再生等優點,NIR光熱療法在抗菌應用中引起了廣泛的關注。


      四川大學生物材料工程研究中心張仕勇教授、于云龍副研究員一直致力于利用天然提取物抗菌、抗腫瘤的研究,在該領域已經發表了多篇SCI論文,Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal,ACS Applied Materials & Interfaces等。最近該團隊以天然產物殼聚糖(CS),絲素蛋白(SF),單寧酸(TA)和鐵離子(Fe3+)為原料,結合冷凍干燥技術合成了一種具有多功能性的傷口敷料,如圖1所示。基于氫鍵和金屬配位的作用,該冷凍凝膠具有較好的柔韌性和壓縮往復性。該敷料具有豐富的多孔結構,可通過快速吸收血液對傷口進行止血,見圖2。同時TA具有一定的血管收斂性,可進一步增強敷料的止血性能。此外,得益于TA/Fe3+絡合物的NIR光熱性能,該傷口敷料可以高效地殺死金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,并且可至少重復使用4次進行抗菌消毒。


    圖1. 冷凍凝膠的制備及應用


    圖2. 冷凍凝膠的止血能力評估


      另外,細胞實驗證明傷口敷料具有較好的生物安全性,并可以有效地促進細胞增殖。動物實驗表明,該冷凍凝膠可有效地消除傷口處的微生物感染,并加速創面愈合。綜上所述,這種新型的生物可再生冷凍凝膠具有出色的止血,光熱抗菌及促進皮膚再生的性能,有望作為傷口敷料在臨床上得到廣泛應用。該論文以“Multifunctional and Recyclable Photothermally Responsive Cryogels as Efficient Platforms for Wound Healing”為題,發表在Advanced Functional Materials雜志上。


      近期,該課題組又利用TA@Fe3+的自催化性能通過一鍋法制備了一種兼具粘附和NIR光熱抗菌活性的水凝膠,如圖3。該研究制備的水凝膠解決了傷口敷料缺乏皮膚粘性的缺點。


    圖3. 兼具自粘附和NIR光熱抗菌活性的水凝膠的制備及其生物學應用


      力學性能測試表明,該水凝膠具有較好的柔韌性,并且可以自由多次地粘附在生物組織上(心、肝、脾、肺、腎),這主要得益于TA的多酚結構。同時,該工作還探究了TA@Fe3+促進成纖維細胞增殖行為的機理。此外,體外和體內試驗均表明,該活性水凝膠可有效地防止細菌感染并加速組織再生。這部分工作以“One-pot, self-catalyzed synthesis of self-adherent hydrogels for photo-thermal, antimicrobial wound treatment”為題,發表在Journal of Materials Chemistry B雜志上。


      四川大學生物材料工程研究中心博士生李鵬飛同學為該論文第一作者,張仕勇教授于云龍副研究員為通訊作者。該研究受到國家自然科學基金面上項目、青年項目及中國博士后科學基金的支持。


      原文鏈接:

      https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904402

      https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/tb/d0tb02160a#!divAbstract

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    (責任編輯:xu)
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