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创面是正常皮肤在外界致伤因子如外科手术、外力、热、电流、化学物质、低温以及机体内在因素如局部血液供应障碍等作用下所导致的损害。常伴有皮肤完整性的破坏以及一定量正常组织的丢失,同时,皮肤的正常功能受损。也称为伤口或者创伤。重建或恢复皮肤功能是创面治疗的最终目标,在达到这个目标前,一个性能优良的创面覆盖物可暂时起到皮肤屏障功能的部分作用,提供一个有利于创面愈合的环境,等待创面上皮化或过渡到重建永久性的皮肤屏障。随着科技进步和医学发展,人们研制出大量不同类型的创面覆盖物——敷料。随着对创面愈合过程的病理生理的深入研究,人们对创面愈合过程的理解也越来越深刻,从而导致了创面敷料的不断改进与发展。今天,新型的创面敷料相对于早期而言,已经发生了革命性的变化。敷料的演进是从最早期的被动型敷料,发展到相互作用型敷料,继之又演变到现今的生物活性型敷料。
然而,天然纱布、棉挚和合成纤维等被动型敷料(传统敷料)仅具有覆盖创面、吸收渗出物及为创面提供保护的作用,而且其通透性太高,容易使创面脱水进而粘着创面,更换时造成再次性机械性损伤,外界环境微生物容易通过,交叉感染的机会高,用量多,更换频繁,费时且患者痛苦等缺点限制了其临床应用。水凝胶及水胶体类相互作用型敷料通过敷料与创面之间存在着多种形式的相互作用,如吸收渗液以及有毒物质、允许气体交换,从而为愈合创造一个理想的环境;其阻隔性外层结构,防止环境中微生物侵入,预防创面交叉感染等。但是其吸收渗液能力有限,导致创面周围皮肤浸渍机会大,因此这类敷料只能应用于渗液较少的创面。自上世纪六十年代以来,在创面处理领域的研究探讨取得的三次里程碑式的重大进展对创面敷料的应用与发展提出了更高的要求,人们认识到敷料还应该自身具有生物活性,才能更好的为创面愈合提供适宜的微环境,加快创面愈合速度。所以我们拟在合成新型藻酸盐基质材料的基础上复合蜂蜜及表皮生长因子制备新型藻酸盐生物活性敷料,探讨其抗感染作用和对创面的促进愈合作用,以其为创面处理提供更佳的新型敷料。 [目的]以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)为催化剂,用乙二胺交联海藻酸钠,制备新型藻酸盐基质材料;然后将其作为基质材料复合表皮生长因子及蜂蜜,研制出新型生物活性敷料,并对其进行表征;观察其体内体外的抗感染作用和对创面的促进愈合作用;同时探讨其作为组织工程真皮支架材料的可行性。
[方法]
第一部分:发挥EDC的促进快速多肽缩合反应的水溶性碳二亚胺型缩合剂作用,用乙二胺交联海藻酸钠制成1.75﹪、2﹪、2.5﹪3种不同浓度的基质材料样品及以Ca离子交联浓度2﹪海藻酸钠的对照样品(分别设为1#、2#、3#、4#)。然后采用相分离法(即冷冻干燥法),第一步预冻,在零下80℃下将材料制成所需要的形状;第二步进行冷冻干燥,在接近真空的条件下升华溢出溶剂分子;然后将四个样品分别喷金镀膜后置于扫描电子显微镜下观察,拍照对比。通过体外模拟体液的方法测定其含水量,用排液法测定其孔隙率,完成对其物理性能的表征,对比四种材料的优劣,确定选择浓度为2﹪的基质材料作为敷料基质。根据材料最大吸液量以及全层皮肤缺损创面失液量的估计,蜂蜜的最低有效抗菌浓度及表皮生长因子的有效作用浓度区间确定敷料配比。取海藻酸钠0.2g、乙二胺240μl、EDC0.1936g,经过化学合成后透析,冷冻干燥处理制成基质材料。然后将蜂蜜、表皮生长因子与薄膜在密封盒内进行物理吸附,制备敷料。设定速度为5cm/min,分别选取厚度为0.5cm的两种敷料使用万能电子拉力试验机(同本岛津AG-J型)测掘公式测量其拉力,计算敷料的拉力系数,比较敷料的抗拉强度。用紫外分光光度计法测定表皮生长因子的含量,计算EGF的累计释放量,探讨敷料对EGF控释作用。采用纸片法,实验分三组,A组:实验材料为复合蜂蜜及表皮生长因子藻酸盐生物活性敷料;B组:藻酸盐敷料(法国优格公司提供);C组:盐水纱布。观察三种敷料分别对三种致病菌(金黄色葡萄球菌ATCC25923、大肠埃希菌ATCC25922、铜绿假单胞菌ATCC27853)的抑菌环直径。按照国家技术监督局发布的“医疗器械生物学评价标准(GB/T166886)”推荐的方法,用L929细胞检测新型敷料的细胞毒性,对敷料的细胞相容性进行评价。最后取30只SPF级SD大鼠,每只大鼠背部制做两个滴加金黄色葡萄球菌液(ATCC25923)O.1ml(4×10<6>CFU/ml)面积约1×1cm<2>的皮肤全层损伤创面,分实验组和对照组,实验组用复合蜂蜜及表皮生长因子藻酸盐生物活性敷料覆盖,对照组采用藻酸盐敷料(由法国优格公司提供)覆盖。观察大鼠全身一般状况及创面局部,按Nagelschmidt法计算各时相点创面愈合率;敷料覆盖24小时后,气体栓塞法处死实验用大鼠6只,每组取6个创面,无菌条件下取创面基底组织做细菌培养;取3、7、14天实验用SD大鼠一只,制做创周皮肤全层标本,HE染色,光镜观察对比。用SPSS统计分析软件对创面的愈合面积进行统计学分析,探讨敷料对创面的抑菌和促进愈合作用。第二部分:通过体外模拟体液的方法测定材料的体外降解百分率,以此来测定材料的分子响应时间;然后尝试人类的成纤维细胞与新型藻酸盐基质材料体外共培养构建组织工程真皮,置于扫描电子显微镜下观察,拍照。
[结果]
1 利用乙二胺作为交联剂,EDC作为催化剂制备藻酸盐基质材料,并在其基础上成功的制备了复合蜂蜜及表皮生长因子新型生物活性敷料。以水合乙二胺共价交联得到的藻酸盐生物敷料更加透明和柔软、具有优良的组织相容性、吸水率更高。复合蜂蜜及表皮生长因子新型生物活性敷料在模拟体液的条件下以一种较为平缓的方式来调控表皮生长因子的释放,按照体液渗出的大致规律,能够满足创面愈合所需要的量。复合蜂蜜及表皮生长因子新型生物敷料具有较好的细胞相容性。初步证实了复合蜂蜜及表皮生长因子新型生物活性敷料对会黄色葡萄球菌ATCC25923、大肠埃希菌ATCC25922、铜绿假单胞菌ATCC27853的体外抑菌作用。敷料覆盖动物污染创面后,实验组创面愈合良好,在多个时相点,创面面积小于对照组,有统计学意义。创面敷料覆盖24小时后,实验组较对照组创面基底细菌量显著少于对照组,有统计学意义(P<0.01)。 2 材料两周的时间内只损失了自重的12﹪,到八周以后降解大约自重的一半,能够与细胞的增殖速度相匹配。将支架材料用于组织工程真皮的构建,结果表明材料内部和表面均有细胞成长,并能够分泌细胞外基质。
[结论]
1 利用乙二胺作为交联剂,EDC作为催化剂制备藻酸盐基质材料,并在其基础上复合蜂蜜及表皮生长因子成功的制备了新型生物活性敷料,复合蜂蜜及表皮生长因子藻酸盐生物活性敷料生物相容性良好,力学性能佳,对污染创面有抗菌促进愈合作用。
2 新型藻酸盐支架材料是一种可行的组织工程真皮支架。