Fibers Polym.：草藥提取物負載CS/PEO納米復合材料的制備及其作為骨科植入物的抗菌涂層

2021-04-14 易絲幫

DOI: 10.1007/s12221-021-0490-3

植入物感染是骨科手術中最嚴重的并發癥之一。盡管植入物界面是允許細菌定植的表面，但是植入物上的適當涂層可以有效地阻止生物膜的形成。為此，將指甲花和百里香提取物載入殼聚糖（CS）/聚環氧乙烷（PEO）基納米纖維水凝膠中。采用兩噴嘴靜電紡絲技術制備了CS/PEO/指甲花和CS/PEO/百里香提取物納米纖維，并優化了CS/PEO/草藥提取物的適宜重量比。結果表明，CS/PEO的最佳配比為7/3（v/v），最佳提取物濃度為1％（v/v）。接觸角測量顯示包括草藥負載電紡納米片在內的所有組均具有適當的親水性。拉伸強度測量結果表明，與對照CS/PEO纖維相比，加入指甲花和百里香對草藥負載納米纖維的拉伸強度和應變影響較小。抗菌試驗表明，纖維本身或用作骨科螺釘涂層時，對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均表現出良好的抑制作用。此外，涂層對紅細胞無溶血作用。細胞相容性分析表明，所制備的納米纖維水凝膠涂層與成纖維細胞具有絕對的生物相容性。本研究結果表明，指甲花和百里香提取物負載CS/PEO涂層可用于各種醫療領域，如傷口敷料和植入涂層，以防止細菌粘附、生長以及感染。

圖1.不同CS/PEO比例制備的納米纖維及其形態。

圖2.在不含和含有1％（v/v）草藥提取物的情況下，混合比例為7/3（v/v）的電紡CS/PEO納米纖維的形態：（a）無提取物，（b）含有1％（v/v）指甲花，（c）含有1％（v/v）百里香，以及（d）含有1％（v/v）指甲花和1％（v/v）v）百里香。

圖3.（a）百里香提取物，（b）指甲花提取物，（c）含有1％百里香的納米纖維，（d）含有1％指甲花的納米纖維和（e）兩噴嘴靜電紡絲制備CS/PEO/1％指甲花/1％百里香納米纖維的FTIR分析。

圖4.對照和提取物負載納米纖維的拉伸強度分析：（a）對照Chi/PEO納米纖維，（b）指甲花/百里香負載納米纖維，（c）百里香負載納米纖維，和（d）指甲花負載納米纖維。

圖5.指甲花和百里香提取物對革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）和革蘭氏陽性菌（金黃色葡萄球菌）的殺菌活性：（a）百里香（金黃色葡萄球菌），（b）百里香（大腸桿菌），（c）指甲花（金黃色葡萄球菌）和（d）指甲花（大腸桿菌）。

圖6.通過圓盤擴散法評估CS/PEO/1％指甲花和CS/PEO/1％百里香溶液對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌活性：（a）CS/PEO/1％百里香（金黃色葡萄球菌），（b）CS/PEO/1％百里香（大腸桿菌），（c）CS/PEO/1％指甲花（金黃色葡萄球菌）和（d）CS/PEO/1％指甲花（大腸桿菌）。