傷口愈合是一個復雜的病理生理過程,這也就突出了有效、徹底的傷口護理以及預防傷口感染的重要性,目前看來傷口感染是可能減緩甚至破壞愈合過程的主要障礙。迄今為止,有許多眾所周知的草藥植物在傷口愈合方面顯示出超自然作用。應用這些草藥提取物/成分的電紡納米纖維平臺在改善傷口愈合過程中發揮著重要作用。基于這些事實,研究者采用靜電紡絲技術將金盞花提取物(CO)負載到殼聚糖/聚環氧乙烷支架(CS/PEO)中。通過SEM觀察電紡支架的形態,其纖維直徑范圍很窄,約143-252nm,外觀均勻且無珠。FT-IR光譜證實了納米纖維支架中存在CO提取物。重要的是,CO提取物的加入改善了CS/PEO納米纖維的機械性能。添加CO提取物后,觀察到粘度降低了1602cP,溶液的電導率增加了0.892ms/cm。CO提取物顯示出強大的抗菌性能,革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌分別減少了96%和94%。對成纖維細胞的體外研究證實了細胞的增殖、生長和附著增強。大鼠傷口的體內和組織學分析表明,CS/PEO/CO敷料通過改善膠原蛋白合成、上皮再形成和組織重塑顯示出優異的傷口愈合能力(14天后傷口閉合率為87.5%)。總之,本研究結果表明CS/PEO/CO支架可作為一種很有前途的皮膚傷口敷料。
圖1:含不同濃度CO2提取物的CS/PEO電紡納米纖維的SEM圖像;(A)無提取物,(B)含1%,(C)2%和(D)3%CO提取物。盡管通常首選較高量的負載型CO提取物,但由于其均勻且可重復的形態,CS/PEO/2%CO納米纖維被選為其余體外和體內實驗的候選敷料。CS/PEO/2%CO納米纖維的平均直徑為235.7±65.1nm。
圖2:CO提取物(灰色)、CS/PEO(黑色)和CS/PEO/CO納米纖維(紅色)的FTIR光譜。2919cm-1和1049cm-1處的峰歸因于CO的烷基和黃酮,證實納米纖維中存在CO提取物。
圖3:CS/PEO和CS/PEO/CO電紡氈的應力-應變曲線。如圖所示,添加CO提取物后,觀察到納米纖維的拉伸強度降低了2.4MPa,斷裂伸長率增加。
圖4:A)CS/PEO和B)CS/PEO/CO的靜態水接觸角測量,及其C)統計數據(*p<0.05)。CO提取物的加入使接觸角值從39.2度降低至29.2度,并提高了納米纖維的潤濕性。
圖5:CS/PEO/CO2%納米纖維中CO提取物的累積釋放曲線。在較早的時間觀察到一氧化碳提取物突釋,24h后到達平穩階段。
圖6:CS/PEO和CS/PEO/CO敷料對(A)金黃色葡萄球菌[(a)未處理對照,(b)CS/PEO納米纖維和(c)CS/PEO/CO納米纖維]和(B)大腸桿菌[(d)未處理對照,(e)CS/PEO和(f)CS/PEO/CO納米纖維]的抗菌活性。對照為未處理的樣品。所有實驗一式三份進行,數據通過學生t檢驗進行分析;*p<0.05和**p<0.01。如圖所示,與CS/PEO對照相比,含有CO提取物的納米纖維顯示出細菌菌落數量的顯著減少。
圖7:使用MTT法測定不同時間間隔納米纖維上的成纖維細胞增殖。與CS/PEO納米纖維和對照組(TCP)相比,含有CO提取物的納米纖維顯示出最高水平的增殖。
圖8:傷口閉合效率。A)圖表顯示使用不同敷料的傷口愈合質量。B)對使用不同敷料的傷口閉合情況進行定量分析(*p<0.05)。14天后,與沒有提取物的納米纖維相比,負載CO提取物的納米纖維墊顯著增強了傷口閉合。
圖9:傷口愈合的組織學評估。A)治療后第7天和B)治療后第14天,H&E染色不同治療組中愈合切口的顯微切片。白色箭頭指向硬痂;綠色箭頭表示血管生成部位;黑色箭頭顯示再上皮化。與其他組相比,CS/PEO/CO納米纖維組第14天的再上皮化與正常皮膚的相似性更高。
圖10:傷口愈合的免疫組織化學和組織學評估。治療后7天和14天,不同治療組和對照組愈合切口的顯微橫切片,用抗CD31抗體和MT染色。棕色代表CD31陽性染色;比例尺:100μm。與其他治療組相比,CS/PEO/CO顯著改善了傷口區域的血管生成和膠原蛋白合成,從而提高了傷口愈合能力。