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重庆医科大学江奇锋Macromol. Biosci.:地衣酸功能化丝素蛋白复合支架用于皮肤伤口愈合
2021/1/10 16:19:23 admin

DOI: 10.1002/mabi.202000361

目前为止,尽管在慢性伤口治疗方面取得了一些进展,但高效的抗菌皮肤支架材料仍然是该领域的研究热点。本研究制备了一种掺杂天然药物地衣酸(UA)的功能化丝素蛋白(SF)皮肤支架,其中以UA为抗菌及伤口愈合剂。通过静电纺丝,将UA-SF混合物制成UA-SF复合支架(USCS),该支架由平均直径约为360±10nm的均匀纳米纤维组成。交织的纳米纤维形成网状结构,从而为支架提供足够的透湿性。通过甲醇处理,USCS具有改善的力学性能和对蛋白酶XIV的稳定性。当存在USCS时,在平板培养和悬浮液检测中,革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌(包括金黄色葡萄球菌,化脓性链球菌,大肠杆菌和铜绿假单胞菌)的生长速率均受到显著抑制。在小鼠皮肤切除伤口模型中,与纯SF支架和市售敷料(3M Tegaderm Hydrocolloid)相比,USCS的伤口闭合率显著提高。经组织学评估进一步证实,USCS可促进伤口的再上皮化、血管化和胶原蛋白沉积,从而加快伤口愈合过程,这表明USCS在慢性伤口治疗中具有广阔的应用前景。

 

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图1.USCS的SEM表征。a-c)分别在4、10和20k的不同放大倍率下浓度为18wt%的纯SF支架。d)在10k的放大倍率下,USCS的UA负载为0.5%。e-g)分别在4、10和20k的不同放大倍率下,浓度为20wt%的纯SF支架。h)在10k的放大倍率下,USCS的UA负载为0.5%。


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图2.a)支架经甲醇处理之前和之后的FTIR分析,以及酰胺I区在1750和1580 cm-1之间的原始FTIR吸收光谱,酰胺I区中不同SF构象的形态分布。b)甲醇处理前后SF中不同构象的含量。c)甲醇处理前从傅里叶自解卷积到原始光谱的曲线拟合(蓝/黑/红/绿线表示基线/减去的数据(原始峰减去基线)/拟合曲线/隐藏峰)。d)甲醇处理后从傅里叶自解卷积到原始光谱的曲线拟合(蓝/黑/红/绿线表示基线/减去的数据(原始峰减去基线)/拟合曲线/隐藏峰)。


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图3.a)在拉伸试验中获得的USCS的应力-应变曲线。与18wt%SF浓度(黑色曲线)相比,20wt%SF浓度下的USCS(绿色曲线)具有更高的柔性。甲醇处理略微提高了18wt%(红色曲线)和20wt%(蓝色曲线)SF浓度USCS的柔性。b)用甲醇处理之前和之后,18wt%SF支架UTS的变化。c)用甲醇处理之前和之后,20wt%SF支架UTS的变化。d)用甲醇处理之前(红线)和之后(蓝线),含18wt%SF的USCS在蛋白酶XIV中的降解率。e)用甲醇处理之前(红线)和之后(蓝线),含20wt%SF的USCS在蛋白酶XIV中的降解率;黑色线代表用PBS处理的USCS的重量变化。f)随着时间的推移,USCS和3M Tegaderm Hydrocolloid的WVTR。g)甲醇处理之前和之后,USCS中UA的缓释。


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图4.a)含和不含UA的支架的抗菌活性。比例尺:10mm。b-e)具有不同UA浓度的支架的抗菌指数。f-i)四种细菌的生长曲线。j-m)在24h内与支架共培养的细菌浓度。


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图5.a-e)在USCS提取培养基中培养24h后,用显微镜观察的细胞形态。比例尺:400µm。f)CCK-8细胞活性测试。g-j)附着于USCS的细胞的SEM图像。


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图6.a)第0、3、7和12天伤口的愈合程度。b)小鼠的平均伤口闭合率。比例尺:10mm。


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图7.伤口的苏木精和伊红染色图像。a-c)黑色对照。d-f)用纯SF支架覆盖。g-i)用3M Tegaderm Hydrocolloid覆盖。j-l)USCS治疗。红色箭头指向穿孔部位。橙色箭头:表皮层;蓝色箭头:炎性细胞浸润;紫色箭头:嫩肤恢复;绿色箭头:新的肉芽组织;黑色箭头:新血管形成。比例尺:200µm。


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图8.a)伤口的Masson三色染色图像。a-c)黑色对照。d-f)用纯SF支架覆盖。g-i)用3M Tegaderm Hydrocolloid覆盖。j-l)USCS治疗。黑色箭头指向穿孔部位。蓝色代表胶原蛋白染色。比例尺:200µm。


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图9.a)伤口的VEGF免疫组织化学染色图像。a-c)黑色对照。d-f)用纯SF支架覆盖。g-i)用3M Tegaderm Hydrocolloid覆盖。j-l)USCS治疗。棕色部分代表间歇性VEGF表达。比例尺:200µm。


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图10.a)伤口的CK10免疫组织化学染色图像。a-c)黑色对照。d-f)用纯SF支架覆盖。g-i)用3M Tegaderm Hydrocolloid覆盖。j-l)USCS治疗。蓝色箭头代表间歇性CK10表达;黑色箭头指向整合表皮层中CK10连续表达的位点。比例尺:200µm。


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