负载银纳米颗粒小球藻的明胶/聚乙二醇水凝胶的性能及其对小鼠全层皮肤缺损感染创面愈合的作用

摘要：

目的:探讨负载银纳米颗粒（AgNP）小球藻的明胶/聚乙二醇水凝胶（以下简称复合水凝胶）的性能及其对小鼠全层皮肤缺损感染创面愈合的作用。方法:该研究为实验研究。制备单纯明胶/聚乙二醇水凝胶（以下简称单纯水凝胶）和复合水凝胶，大体观察2种水凝胶分别在55、37 ℃以及808 nm近红外光照射下的外观和可注射性；采用电子万能试验机测试2种水凝胶在室温下的拉应力-应变性能、压应力-应变性能以及复合水凝胶在80%最大压应力下的循环压应力-应变性能。分别于磷酸盐缓冲液（PBS）、单纯水凝胶和复合水凝胶中滴加金黄色葡萄球菌或大肠埃希菌菌液。取部分滴加了金黄色葡萄球菌或大肠埃希菌菌液的复合水凝胶，予近红外光照射5 min。将各样品孵育6 h后，采用稀释涂布平板法检测并计算2种细菌培养24 h的死亡率（样本数为5）。取海军军医大学第一附属医院泌尿外科收治的1名6岁健康男童包皮环切术后废弃包皮组织，采用酶解法提取分离原代人成纤维细胞（HFb），常规培养至第3~6代，用于后续细胞实验。制备终质量浓度分别为100.0、50.0、25.0、12.5、0 mg/mL的复合水凝胶浸提液，用其培养HFb，培养24 h后采用细胞计数试剂盒8检测细胞增殖活性，样本数为3。取20只6~8周龄雌性C57BL/6J小鼠，在每只鼠背部制作1个全层皮肤缺损创面，在创面上涂抹金黄色葡萄球菌菌液进行感染。将感染小鼠按照随机数字表法分为空白对照组、单纯水凝胶组、复合水凝胶组、联合处理组，每组5只小鼠，分别采用PBS、单纯水凝胶、复合水凝胶、复合水凝胶+光照（用波长808 nm近红外光照射5 min）处理其创面。于伤后0（首次处理创面后即刻）、3、7、14 d，大体观察各组小鼠创面渗出及愈合情况并计算伤后7、14 d的创面愈合率，样本数为5。伤后14 d，行苏木精-伊红染色观察小鼠创面组织病理学变化。结果:单纯水凝胶和复合水凝胶在55 ℃时均为溶液状态，降温到37 ℃后均呈凝胶态；近红外光照射2种水凝胶后，仅复合水凝胶升温，可再次回到溶液状态，即具有可注射性。复合水凝胶的最大拉应力可达301.42 kPa，对应的应变为87.19%；最大压应力可达413.79 kPa，对应的应变为91.67%，均与单纯水凝胶的拉伸和压缩性能相近。复合水凝胶经过10次压缩循环后，其最大压应力仍可达第1次压应力的84.1%。培养24 h，金黄色葡萄球菌经单纯水凝胶处理后的死亡率明显高于经PBS处理后（
P<0.05）；大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌仅经复合水凝胶处理后的死亡率均明显高于经单纯水凝胶处理后（
P<0.05）；大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌经复合水凝胶+光照处理后的死亡率均明显高于仅经复合水凝胶处理后（
P<0.05）。培养24 h，与用终质量浓度0 mg/mL复合水凝胶浸提液培养相比，用终质量浓度25.0、50.0 mg/mL复合水凝胶浸提液培养的HFb的增殖活力均明显增强（
P<0.05），用终质量浓度100.0 mg/mL复合水凝胶浸提液培养的HFb的增殖活力明显减弱（
P<0.05）。伤后0、3 d，空白对照组、单纯水凝胶组小鼠创面中的脓性分泌物均较多，复合水凝胶组小鼠创面中仅有少量渗出液，而联合处理组小鼠创面中未见明显感染。伤后7、14 d，单纯水凝胶组小鼠创面愈合率均明显高于空白对照组（
P<0.05），复合水凝胶组小鼠创面愈合率均明显高于单纯水凝胶组（
P<0.05），联合处理组小鼠创面愈合率均明显高于复合水凝胶组（
P<0.05）。伤后14 d，空白对照组小鼠创面有较多的炎症细胞浸润、未见新生的上皮层；单纯水凝胶组小鼠创面中新生上皮长度短，且存在少量炎症细胞；复合水凝胶组小鼠创面中有连续的新生上皮形成，以及大量未成熟的肉芽组织；联合处理组小鼠创面有连续的新生上皮形成，未成熟肉芽组织较少。
结论:制备的复合水凝胶具有良好的温敏性、光热性和可注射性，以及良好的机械性能、抗菌性能和生物相容性，可促进小鼠全层皮肤缺损感染创面愈合。

关键词：水凝胶、纳米粒子、细菌感染、光热治疗、绿色合成、银纳米、创面修复

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资助基金：国家自然科学基金面上项目82172201;国家重点研发计划项目2018YFE0194300;General Program of National Natural Science Foundation of China82172201;National Key Research and Development Program of China2018YFE0194300

在线出版日期：2024-01-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

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