《AHM》:对细菌感染说“不”!夹心结构敷料加速伤口愈合

渗出液为伤口提供了一个湿润的环境，在伤口愈合中起着重要作用，主要是因为渗出液含有各种重要的愈合因子(例如，生长和免疫作用体、营养物质、炎症介质和蛋白质消化酶)，并促进细胞(例如，中性粒细胞、巨噬细胞和血小板)在伤口床上的迁移，这为促进伤口愈合提供了巨大的支持。然而，伤口周围过多的渗出液，同时也是病原微生物的极好营养物质，往往会导致严重的伤口感染，延缓伤口愈合过程。

为此，有效处理伤口渗出液具有重要意义，越来越受到重视。近日，来自山东大学齐鲁医院的侯新国联合山东大学闫鹏团队设计了一种新型的夹心结构复合创面敷料(SCWD)，它集超疏水(SLO)聚二甲基硅氧烷(PDMS)层、超亲水纱布层和疏水PDMS层于一体，具有独特的单向引流液滴和稳定的抗粘连能力，实现了对创面分泌物的有效管理，为创面愈合提供了良好的环境（图1）。SCWD由SLO内层、超亲水性中间层和疏水性外层组成。稳定的超疏水性使内层具有优异的抗菌和抗细胞粘附性能，保护伤口不受细菌感染，防止更换敷料时组织粘连和伤口撕裂。

相关研究成果以“Engineered sandwich-structured composite wound dressings with unidirectional drainage and anti-adhesion supporting accelerated wound healing”为题于2022年12月15日发表在《Adv. Healthcare Mater.》上。

• 材料特性

作者首先利用原子力显微镜(AFM)对原始PDMS膜的表面形貌进行了检测。不同放大倍率下的代表性高度图像如图2a、b所示，图2c还显示了两个定量高度廓线。在PDMS表面检测到的纳米孔高度约为15±5 nm。这种相互连接的形态和多孔结构赋予膜良好的透湿性，使其成为理想的伤口敷料。以超疏水荷叶上的微纳结构为灵感，利用飞秒紫外激光在PDMS表面制备了分级微纳结构。结果表明，这种微结构的纵横比对表面润湿性的稳定性有重要影响（图2d-f）。在PDMS表面制备了优化的微锥高度约为60 μm、微锥间距为100 μm的分层微纳米结构(图2g-i)。

作者进一步利用水、FBS和F12液滴对不同形态PDMS的静态接触和滑动角度进行了测试。原始PDMS表面对三种液滴表现出疏水性和高粘附性，而具有分级微纳米结构的PDMS表面对液滴表现出超疏水性(>155°)，并表现出极低的滑动角度(SA<7.0°)（图3a）。为了评价PDMS表面超疏水性的稳定性，作者进行了液滴撞击实验，验证了所制备的SLO PDMS表面具有较强的稳定性，为后续制备SCWDs奠定了基础。

• SLO PDMS表面的抗粘附性能

与含有Ag离子或抗生素的常规抗菌材料相比，超疏水材料具有较低的细胞毒性和多功能性，在生物医学应用中具有很大的优势。作者以金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)为模型，研究细菌在SLO PDMS表面的粘附性能（图4a）。与对照组相比，SLO-PDMS组和SLO-H-PDMS组的超疏水PDMS表面几乎未观察到细菌，这表明所制备的SLO PDMS表面对这两种细菌提供了不利的生长环境。

为了验证SLO PDMS表面的抗细胞粘附性能，作者以293T和HUVEC细胞为模型（图4b）。培养48 h后，通过共聚焦显微镜观察细胞在膜表面的分布。原始PDMS表面有密集分布的293T细胞和HUVEC细胞，而SLO PDMS表面有层次微纳米结构的细胞很少。由于细胞与SLO表面接触面积小，以及SLO PDMS表面生长环境不利，导致PDMS膜对细胞粘附性能下降。

• 三明治结构复合伤口敷料的单向引流性能

为了证明SCWD的单向排水能力，进行了物理模拟实验，对其单向排水机理进行了说明（图5）。结果表明SCWDs特性使创面能在较长时间内保持湿润环境，直到累积的渗出物在引流作用下通过SLO PDMS层。渗出液在创面的滞留时间较长，使渗出液对创面愈合具有持久的积极作用。

• 体内切除创面愈合研究

基于所设计的SCWD的单向排液能力和抗粘附性能，作者对其进行体内实验以评价敷料对创面愈合的实际效果。如图6a所示，用纱布、PDMS、SLO PDMS、SCWD、SCWD+LPSCS 5种不同敷料对创面进行处理。伤口修复过程在12天内每三天更换一次敷料。在有无LPSCS的SCWD组中，创面迅速结痂，创面整齐，愈合率最高，这归因于敷料具有良好的抗粘连和单向引流能力，同期SCWD加或不加LPSCS组的创面愈合率比纱布敷料组高出约20%（图6b-c）。

为了进一步评价创面愈合质量，在第12天将不同敷料处理的创面全部皮肤层完全去除，进行HE染色和Masson染色组织学分析(图6d)。HE和Masson染色图像结果与创面显示结果明显一致，说明SCWD和SCWD+LPSCS敷料的应用明显加快了创面愈合。

综上，本文研制了一种具有单向引流能力的多功能夹心结构复合创面敷料以促进创面愈合。与现有敷料相比，新型三明治结构复合伤口敷料具有减少伤口感染、为伤口愈合提供良好环境、避免更换敷料时组织撕裂、加速伤口愈合等优点。所提出的敷料为将来临床应用伤口渗出物的处理提供了很大的希望。

文章来源：https://doi.org/10.1002/adhm.202202685

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