PLMA基抗菌水凝胶敷料如何设计

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PLMA基抗菌水凝胶敷料如何设计

EFL推出的光固化聚赖氨酸抗菌水凝胶（PLMA）可广泛应用于抗菌创面敷料等生物组织工程领域，那么在创面修复凝胶中引入PLMA的优点有哪些？本期，EFL通过问答形式以该篇应用案例解读研究者通过PLMA提高复合水凝胶抗菌、抗氧化，清除自由基、促进胶原蛋白沉积以提高创面修复效率，供大家参考和学习。

参考案例

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案例分析

International Journal of Biological Macromolecules：3D打印抗氧化抗菌羧甲基纤维素/ε-聚赖氨酸水凝胶促创面修复

光固化凝胶材料：PLMA+双键改性的羧甲基纤维素（CMC-GMA）

研究方法：3D挤出打印成型PLMA+ CMC-GMA水凝胶

研究结果：PLMA+ CMC-GMA复合水凝胶具有95%以上的抗菌能力和88%以上的抗氧化能力，可有效抑制细菌的生长，去除伤口部位产生的ROS。在全层皮肤感染缺损模型中，水凝胶组创面愈合速度是对照组的5倍，可有效预防创面感染，促进肉芽组织生长、胶原沉积和血运重建，显著促进组织再生。

参考资料：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.07.115

1. PLMA VS传统抗菌药物/Ag⁺

01. 传统抗菌药物、金属离子(Ag⁺)的引入可能会导致抗生素滥用、耐药和金属离子沉积。此外，大量活性氧(reactive oxygen species, ROS)会在受损创面积聚，破坏成纤维细胞活性，阻碍皮肤修复；

02. ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种带正电荷的多肽，生物相容性良好，便于构建基于抗菌多肽的内源性抗菌水凝胶敷料。

2. 如何构建PLMA复合水凝胶？

PLMA水凝胶与双键改性的羧甲基纤维素（CMC-GMA）按照一定的质量比溶解于含有光引发剂I2959的溶液中，并采用3D挤出打印机进行挤出打印成型，最后经UV 365nm光固化成型。

3. PLMA复合CMC-GMA水凝胶的溶胀性能如何？对于创面修复有何益处？

随复合水凝胶的固含量提高，溶胀率从333.07%下降到253.41%。固含量较高的水凝胶的交联密度比固含量低的水凝胶的交联密度大，导致其内部结构更稳定，空间孔更小。溶胀率与CP水凝胶固含量成反比。在伤口愈合过程中，CP水凝胶具有优异的溶胀性能，可吸收多余的组织渗出物，保持湿润的伤口环境，隔绝外界细菌的入侵。

4. 如何评价引入的PLMA的抗氧化能力？PLMA对于复合水凝胶的抗氧化性如何？

通过水凝胶DPPH自由基的清除作用来确定CP水凝胶的抗氧化能力。具体地，用匀浆器将水凝胶块儿打碎，加入含有DPPH的的无水乙醇溶液（避光孵育反应30min），反应后溶液测取517nm处的OD值并计算样品的抗氧化性能。试验表明，随着PLMA浓度的提高，水凝胶的对DPPH自由的清除能力增强。

5. 如何评价引入的PLMA的抗菌能力？PLMA对于复合水凝胶的抗菌性如何？

分别以大肠杆菌（革兰氏阳性）和金黄色葡萄球菌（革兰氏阴性）做为抗菌模型，具体抗菌试验流程可参考EFL-PLMA-001产品推文中-【抗菌性能】一节，试验结果表明，各组复合了PLMA的凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抗菌作用，且凝胶与细菌共培养的抑菌试验表明细菌结构已被破坏，证明了PLMA的抗菌作用。其抗菌原理是由于PLMA分子中含有大量带正电的氨基，它们很容易通过静电粘附与细菌的细胞壁结合，导致细胞内液的释放而导致细菌死亡。

6. PLMA复合CMC-GMA水凝胶的生物相容性如何？如何评价？

将不同浓度的水凝胶预聚物（0.5、1、2mg/ml）与水凝胶与细胞直接接触培养，细胞存活率均在98%以上，说明PLMA的引入对细胞无明显副作用。

7. PLMA复合CMC-GMA水凝胶的创面修复性能如何？

以市售Tegaderm™膜为对照组，探究CP水凝胶对全层感染皮肤缺损创面的修复作用，试验结果表明含有PLMA的CP水凝胶作用组的创面结痂颜色最浅，有收缩趋势，表明其对炎症有较好的抑制作用，且单纯CMC与对照组的创面愈合速度相对较慢。表明复合水凝胶具有良好的抗菌和抗氧化性能，可以抑制炎症，加速伤口愈合。

8. PLMA复合CMC-GMA水凝胶能否促进创面处胶原蛋白的形成？

以市售Tegaderm™膜为对照组，采用Masson染色法评价各组的胶原沉积情况，试验结果表明，相较于其他组，含有PLMA的CP水凝胶组在14天胶原蛋白水平明显提高，且排列有序。