Pharmaceutics：頭孢拉定負載GEL/PVA靜電紡絲納米纖維的開發及其治療糖尿病傷口的體內外評估

DOI: 10.3390/pharmaceutics13030349

由常規耐抗生素金黃色葡萄球菌菌株引起的糖尿病傷口感染正在迅速涌現，從而導致與延遲愈合和慢性炎癥相關的危及生命的情況（例如高成本、發病率和死亡率）。靜電紡絲是制備納米纖維（NFs）最為廣泛的技術之一，它是通過對載藥聚合物溶液施加高壓來誘導進行的。近年來，大多數研究著重關注電紡NFs的醫藥應用（例如，原始藥物遞送系統）和組織再生應用（例如，作為組織支架）。然而，很少有報道涉及其在糖尿病傷口感染中的應用。在此，研究者制備了一種環保、可生物降解、低免疫原性和高生物相容性的明膠（GEL）/聚乙烯醇（PVA）電紡NFs（BNFs），并在其中負載了廣譜抗生素頭孢拉定（Ceph）。使用紫外可見（UV-Vis）分光光度法（用于載藥量（LC）、藥物包封效率（EE）和藥物釋放動力學測定），熱重分析（TGA）（用于熱穩定性評估），掃描電子顯微鏡（SEM）（用于表面形態分析）和傅立葉變換紅外光譜（FTIR）（用于官能團鑒定）對所得載藥NFs（LNFs）進行物理表征。利用Kirby-Bauer試驗和3-（4,5-二甲基噻唑-2-基）-2,5-二苯基四唑溴化銨（MTT）法體外評估LNFs對金黃色葡萄球菌臨床菌株（N=16）的效力，以進一步確定其生物學特性，利用MTT法體外評估其對人表皮角質形成細胞的細胞毒性，使用NcZ10糖尿病/肥胖小鼠（N=18）體內評估其糖尿病慢性傷口愈合效率。在優化的5:5（GEL:PVA）體積比下，通過SEM觀察到具有光滑表面和標準尺寸（<400nm）的薄而均勻的NFs。通過FTIR分析證實藥物成功負載在BNFs中。與游離Ceph相比，LNFs的熱穩定性更高，并且顯示出持續/受控的Ceph釋放。LNFs在體外和體內均具有更強的抗菌活性。LNFs對細菌清除誘導的慢性傷口愈合更為安全有效。以LNF為基礎的療法為由金黃色葡萄球菌誘導的糖尿病慢性傷口的治療提供了一種有價值的創面敷料。

圖1.在5:5的GEL:PVA體積比下制備的（A）BNFs和（B）LNFs的SEM圖像。

圖2.在不同GEL:PVA體積比下制備的LNFs的SEM圖像：（A）9:1，（B）7:3，（C）3:7，（D）1:9。

圖3.LNFs、BNFs和Ceph的FTIR光譜。

圖4.LNFs、BNFs和Ceph的TGA。

圖5.LNFs的體外Ceph釋放行為（在37℃下，1×PBS中24小時）。（A）與用作對照的游離Ceph相比，LNFs的Ceph釋放動力學，（B）使用Korsmeyer-Peppas模型擬合曲線（在pH4.8下）

圖6.LNFs（8μg/mL）對臨床金黃色葡萄球菌菌株（N=16）的抗菌活性。（A）瓊脂孔擴散測定。MIC（8μg/mL），BNF（8μg/mL）和D/W（100μL）的游離Ceph分別用作陽性對照、潛在的內部陰性對照和外部陰性對照。（B）相對ZIs的統計分析和圖形表示。數據表示為平均值±SD。*p<0.05和＃p>0.05分別表示統計學顯著性和無統計學顯著性。

圖7.用LNFs處理的金黃色葡萄球菌在指示濃度下的活性。分別以游離Ceph和BNFs作為陽性對照和陰性對照。結果表示為平均值±SD。***p<0.001，**p<0.01，*p<0.05表示存在統計學顯著性差異，＃p>0.05表示無統計學顯著性。

圖8.用指示濃度的LNFs處理的初生表皮角質細胞的活性。BNFs和Ceph作為對照。結果表示為平均值±SD。**p<0.01，*p<0.05表示存在統計學顯著性差異，＃p>0.05表示無統計學顯著性。

圖9.糖尿病/肥胖NcZ10小鼠模型中LNFs的傷口愈合能力。（A）每天用LNFs局部治療11天之前，通過切除產生了一個單一的金黃色葡萄球菌感染傷口。Ceph和BNFs作為對照。（B）三組小鼠傷口閉合面積隨時間變化的圖形表示（％）。數據表示為平均值±SD。**p<0.01，*p<0.05表示存在統計學顯著性差異，＃p>0.05表示無統計學顯著性。