DOI:10.1016/j.ejpb.2020.05.025
傷口愈合是一個復雜且代價高的公共衛生問題,應及時解決,以實現快速、充分的組織修復,從而避免甚至消除潛在的病原體感染。慢性感染的不愈合傷口代表了醫療保健系統的一個嚴重問題。對于慢性不愈合傷口的治療,仍然需要具有最佳療效和最高安全邊際的高效傷口敷料和量身定制的治療方法。新型傷口敷料的使用已經成為滿足這些要求的一種有前途的工具。在這項工作中,用含天然抗菌化合物百里香酚(THY)的電噴射聚乳酸-乙醇酸微粒(PLGA MPs)裝飾不對稱電紡聚己內酯(PCL)基納米纖維(NFs),以制備具有緩釋作用的藥物洗脫抗菌敷料。合成的敷料成功地抑制了金黃色葡萄球菌ATCC 25923的體外生長,并且在治療24小時后,在相同劑量下對人真皮成纖維細胞和角質形成細胞培養物也顯示出細胞相容性,而使用游離百里酚時未觀察到。建立小鼠切除傷口夾板模型,然后用金黃色葡萄球菌對傷口進行實驗性感染并用合成敷料進行處理,結果表明,7天后傷口中細菌的負載量減少,盡管沒有完全消除感染。研究結果表明敷料和細菌直接接觸的相關性,強調需要考慮傷口表面和所含抗菌藥物的性質來調整其設計。
圖1.THY負載PLGA微粒的合成優化。A)5%THY,0.5 mL/h;B)7.5%THY,0.5mL/h;C)10%THY,0.5 mL/h;D)15%THY,0.5mL/h;E)10%THY,1.0 mL/h;F)圖像E的微粒直方圖(N=100)。
圖2.隨著時間的流逝,微粒在電紡PCL納米纖維上的附著情況:A-D)分別為微粒電噴霧0.5、1、1.5和2小時后的納米纖維表面;E)在微粒電噴霧2小時后的電紡PCL納米纖維的頂視圖;F)微粒電噴霧2小時后,墊子的底面。N=100。
圖3.PCL NFs@PLGA-THY MPs墊的特性:A-D)在水中超聲處理0、6、12和18分鐘后,通過機械應力分別評估PLGA MPs和電紡PCL NFs之間的附著;E)通過GC-MS和1H-NMR評估納米纖維中的PLGA和THY負載(一式兩份分析的三個不同樣品的平均值±SD);F)PCL NFs@PLGA-THY MPs中THY的釋放曲線。平均值±SD;每個時間點18個數據。
圖4.用不同墊子處理1天(A,C,E)和5天(B,D,F)后,抗菌圓盤擴散測試的代表性圖像:A,B)PCL NFs;C,D)PCL NFs@PLGA MPs;E,F)PCL NFs@PLGA-THY MPs。比例尺=10 mm。
圖5.用合成的墊子(PCL NFs、PCL NFs@PLGA MP和PCL NFs@PLGA-THY MPs)處理24h的人皮膚成纖維細胞和角質形成細胞(HaCaT)的體外細胞毒性結果,以及24h內從PCL NFs@PLGA-THY MPs墊釋放的游離THY(0.52 mg/mL)。從一式兩份進行的六個不同實驗中獲得的平均值和SD(N=12)。
圖6.SKH1小鼠體內感染傷口切除模型并用合成材料進行處理:A)體內過程的示意圖;B)在手術和感染(INF)后3和7天的傷口演變的代表性圖像。插圖顯示了有關細菌菌落計數((++)大量菌落,(+++)大量培養物)的微生物學結果;C)微生物qPCR結果。數據表示為一式三份的三個獨立實驗的平均值±SD。7天后,INF組與治療組之間存在顯著性差異(*p≤0.05)。
圖7.傷口感染的組織病理學評估和蘇木精-伊紅染色(10倍)。對照組(A,B)、感染組(C,D)、PCL NFs@PLGA MPs治療組(E,F)和PCL NFs@PLGA-THY MPs治療組(G,H)在手術和感染后3(A,C,E,G)和7(B,D,F,H)天的代表性圖像。對照動物在傷口的周圍沒有反應(A)或肉芽組織的形成,這是無菌傷口修復的特征(B)。與對照組相比,感染組或兩個治療組在3至7天之間顯示出相似嚴重程度的炎癥反應。通常在7dpi時觀察到較高程度的纖維化和修復(箭頭)。
圖8.在感染和處理過的組織樣品中,3dpi時傷口周圍的皮下組織CD31的免疫組織化學染色(20x)。(A)感染組的代表性圖像,血管最少(棕色染色,箭頭)。(B)PCL NFs@PLGA-THY MPs治療組,多且豐富的血管(棕色染色,箭頭)。