DOI: 10.3390/pharmaceutics13030349

由常规耐抗生素金黄色葡萄球菌菌株引起的糖尿病伤口感染正在迅速涌现，从而导致与延迟愈合和慢性炎症相关的危及生命的情况（例如高成本、发病率和死亡率）。静电纺丝是制备纳米纤维（NFs）最为广泛的技术之一，它是通过对载药聚合物溶液施加高压来诱导进行的。近年来，大多数研究着重关注电纺NFs的医药应用（例如，原始药物递送系统）和组织再生应用（例如，作为组织支架）。然而，很少有报道涉及其在糖尿病伤口感染中的应用。在此，研究者制备了一种环保、可生物降解、低免疫原性和高生物相容性的明胶（GEL）/聚乙烯醇（PVA）电纺NFs（BNFs），并在其中负载了广谱抗生素头孢拉定（Ceph）。使用紫外可见（UV-Vis）分光光度法（用于载药量（LC）、药物包封效率（EE）和药物释放动力学测定），热重分析（TGA）（用于热稳定性评估），扫描电子显微镜（SEM）（用于表面形态分析）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）（用于官能团鉴定）对所得载药NFs（LNFs）进行物理表征。利用Kirby-Bauer试验和3-（4,5-二甲基噻唑-2-基）-2,5-二苯基四唑溴化铵（MTT）法体外评估LNFs对金黄色葡萄球菌临床菌株（N=16）的效力，以进一步确定其生物学特性，利用MTT法体外评估其对人表皮角质形成细胞的细胞毒性，使用NcZ10糖尿病/肥胖小鼠（N=18）体内评估其糖尿病慢性伤口愈合效率。在优化的5:5（GEL:PVA）体积比下，通过SEM观察到具有光滑表面和标准尺寸（<400nm）的薄而均匀的NFs。通过FTIR分析证实药物成功负载在BNFs中。与游离Ceph相比，LNFs的热稳定性更高，并且显示出持续/受控的Ceph释放。LNFs在体外和体内均具有更强的抗菌活性。LNFs对细菌清除诱导的慢性伤口愈合更为安全有效。以LNF为基础的疗法为由金黄色葡萄球菌诱导的糖尿病慢性伤口的治疗提供了一种有价值的创面敷料。

图1.在5:5的GEL:PVA体积比下制备的（A）BNFs和（B）LNFs的SEM图像。

图2.在不同GEL:PVA体积比下制备的LNFs的SEM图像：（A）9:1，（B）7:3，（C）3:7，（D）1:9。

图3.LNFs、BNFs和Ceph的FTIR光谱。

图4.LNFs、BNFs和Ceph的TGA。

图5.LNFs的体外Ceph释放行为（在37℃下，1×PBS中24小时）。（A）与用作对照的游离Ceph相比，LNFs的Ceph释放动力学，（B）使用Korsmeyer-Peppas模型拟合曲线（在pH4.8下）

图6.LNFs（8µg/mL）对临床金黄色葡萄球菌菌株（N=16）的抗菌活性。（A）琼脂孔扩散测定。MIC（8µg/mL），BNF（8µg/mL）和D/W（100µL）的游离Ceph分别用作阳性对照、潜在的内部阴性对照和外部阴性对照。（B）相对ZIs的统计分析和图形表示。数据表示为平均值±SD。*p<0.05和＃p>0.05分别表示统计学显著性和无统计学显著性。

图7.用LNFs处理的金黄色葡萄球菌在指示浓度下的活性。分别以游离Ceph和BNFs作为阳性对照和阴性对照。结果表示为平均值±SD。***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05表示存在统计学显著性差异，＃p>0.05表示无统计学显著性。

图8.用指示浓度的LNFs处理的初生表皮角质细胞的活性。BNFs和Ceph作为对照。结果表示为平均值±SD。**p<0.01，*p<0.05表示存在统计学显著性差异，＃p>0.05表示无统计学显著性。

图9.糖尿病/肥胖NcZ10小鼠模型中LNFs的伤口愈合能力。（A）每天用LNFs局部治疗11天之前，通过切除产生了一个单一的金黄色葡萄球菌感染伤口。Ceph和BNFs作为对照。（B）三组小鼠伤口闭合面积随时间变化的图形表示（％）。数据表示为平均值±SD。**p<0.01，*p<0.05表示存在统计学显著性差异，＃p>0.05表示无统计学显著性。