本文介绍的是四川大学杨杰教授课题组报道了作为皮肤伤口敷料应用的聚芳硫醚砜抗菌电纺纤维膜,发表在《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊2022年第2期。
ID-OCTA: Development of a poly(arylene sulfide sulfone)antibacterial electrospunfilm as a skin wounddressing application
ID-OCTA:作为皮肤伤口敷料用的聚芳硫醚砜抗菌电纺纤维膜
研究背景
皮肤敷料是用于促进愈合作为辅助材料。理想的皮肤伤口敷料应该有抗菌能力来防止感染,允许水分渗透以促进上皮化和支持细胞增殖。为此,研究人员开发出不同形式的载体应用于皮肤伤口敷料的应用中,如泡沫、水凝胶和纤维膜等。其中静电纺丝纤维膜由于高比表面、类似于细胞外基质结构和高渗透性等优势,在伤口敷料领域独树一帜。
内容简介
本文针对基于静电纺丝纳米纤维膜抗菌伤口敷料的构建展开研究,主要采用生物相容性较高的聚芳硫醚砜(PASS)树脂作为基体树脂,通过共混法和表面沉积法引入抗菌物质氧化锌(ZnO)和氧化石墨烯(GO),协同作用实现高效抗菌性能。
图文导读
1.PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的制备过程
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图1:PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的制备过程示意图
2.PASS/ZnO/GO 纳米纤维膜的构建
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图2:PASS纳米纤维膜的SEM图片(a-c)纺丝液的浓度为0.24 g/mL;(d-e)纺丝液的浓度为0.27 g/mL;(g-h)纺丝液的浓度为0.30 g/mL
根据图2的纤维结构图,纺丝液浓度为0.30 g/mL制备得到的PASS纳米纤维膜,纤维光滑且直径分布均一,确定由该纺丝液浓度制备的PASS纳米纤维膜进行下一步的研究。
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图3:关于PASS/ZnO纳米纤维膜的SEM图片(a-c)ZnO的含量为1%;(d-f) ZnO的含量为2 wt% .
采用共混的方法,将ZnO加入PASS纺丝溶液中,由于制备工艺的限制,ZnO的含量最高可达2%,对比ZnO含量为1%和2%的PASS/ZnO纤维膜,发现含2%ZnO的PASS/ ZnO纳米纤维结构保持完整,因此,S选择含量为2wt%的PASS/ ZnO纳米纤维膜进行下一步的研究。
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图4:关于PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的SEM和TEM图
根据图4,可以清楚地看出GO沉积在单根纤维表面,说明PASS/ZnO/GO纳米纤维膜被成功制备。
2.PASS/ZnO/GO 纳米纤维膜的性能
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图5:PASS/ZnO、PASS/ ZnO/GO纳米纤维膜的孔径分布、接触角、水蒸气透过量以及以及力学性能
根据图5,可得到随着ZnO含量的增加,PASS/ZnO纤维膜的孔隙率增加,力学性能降低,但是由于GO的沉积,使得PASS/ZnO/GO纤维膜的孔径减少,且力学性能增加,且接触角降低,更加亲水,有利于作为伤口敷料应用。
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图6:PASS/ZnO和PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的细胞毒性试验,细胞计数法得到细胞在(a)1天,(b)3天,(c)5天后的生长情况;(d)MC3T3细胞的形态图,用PASS/ZnO/GO纳米纤维膜培养5天;活/死染色的荧光图像(e)3000μmm*3000μmm和(f)1200μmm*1200μmm.活细胞被染成绿色,而死细胞被染成红色
图6为PASS/ZnO和PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的细胞毒性试验,可以明显的看出细胞在含有纤维膜的培养液中很好的生长,且细胞的形态保持良好,说明PASS/ZnO和PASS/ZnO/GO纳米纤维膜有良好的生物相容性。
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图7:PASS/ZnO和PASS/ZnO/GO纳米纤维膜的抗菌性能,(a)大肠杆菌的抗菌率;(b)金黄色葡萄球菌的抗菌率
图7为PASS/ZnO和PASS/ZnO/GO纳米纤维膜对大肠杆菌和葡萄球菌的抗菌率,从实验结果可以证明PASS/ZnO/GO纳米纤维膜有优异的抗菌性能。
通讯作者简介
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卫志美,四川大学分析测试中心副研究员,硕士生导师。长期功能化、高性能化静电纺丝纳米纤维的制备及其应用方面的研究。在CEJ、JHM、SPT等期刊发表SCI论文20余篇,授权国际国内发明专利6件。