Электропряденые нановолокнистые мембраны из поликапролактона, наполненные байкалином, для антибактериальной повязки на раны

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 10900 (2022) Цитировать эту статью

2229 Доступов

5 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Из-за роста устойчивости бактерий антибактериальные экстракты китайских трав все чаще используются для ухода за ранами. В этой работе байкалин, экстракт китайской травы Scutellaria baicalensis, использовался в качестве антибактериального компонента в гибридных нановолоконных мембранах поли(ε-капролактон)/MXene (PCL/Ti3C2TX) для повязки на раны. Результаты показали, что присутствие Ti3C2TX способствовало уменьшению диаметра электроформованных нановолокон. Гибридная мембрана PCL, содержащая 3 мас.% нанохлопьев Ti3C2TX и 5 мас.% байкалина, имела наименьший средний диаметр 210 нм. Между тем, антибактериальные испытания показали, что тройные гибридные нановолокна PCL, содержащие Ti3C2TX и байкалин, проявляют адекватную антибактериальную активность против грамположительных бактерий S. aureus благодаря хорошему синергическому эффекту наофлаков Ti3C2TX и байкалина. Добавление нанохлопьев Ti3C2TX и байкалина может значительно улучшить гидрофильность мембран, что приведет к высвобождению байкалина из нановолокон. Кроме того, цитотоксичность нановолокон на клетках L6 скелетных миобластов крыс подтвердила их хорошую совместимость с этими нановолоконными мембранами на основе PCL. Эта работа предлагает реальный способ приготовления антибактериальных нановолокнистых мембран с использованием экстракта китайских трав для перевязки ран.

Кожа является первым барьером человеческого организма, защищающим внутренние органы от микроорганизмов и других внешних опасностей1. Однако кожа очень восприимчива к повреждениям из-за травм или болезней. Кожные раны легко инфицируются, что создает огромную нагрузку на систему здравоохранения2. Традиционные перевязочные материалы, такие как целлюлоза, шелк, альгинат, коллаген и т. д., не обладают способностью ингибировать колонизацию бактерий или предотвращать рост микроорганизмов3,4,5. Следовательно, существует потребность в антибактериальных повязках для предотвращения загрязнения кожных ран. В последнее время каркасы из нановолокон, полученных электропрядением, привлекли значительное внимание в области повязок на раны благодаря своим уникальным характеристикам, таким как высокая проницаемость для кислорода, высокая прочность на разрыв, разнообразные морфологические особенности, настраиваемая пористость и способность адаптироваться6. Антибактериальные ингредиенты, такие как антибиотики, оксиды металлов и наночастицы активного углерода, включаются в волокнистый матрикс, чтобы способствовать заживлению кожных ран7,8.

Поли(ε-капролактон) (PCL) представляет собой тип биоразлагаемого и биосовместимого алифатического линейного полиэфира, который можно синтезировать путем полимеризации ε-капролактона с раскрытием кольца. PCL привлек значительное внимание благодаря своей высокой прочности, биоразлагаемости и биосовместимости. Было продемонстрировано, что электропряденые нановолоконные каркасы PCL можно использовать для перевязки ран9,10,11. Характеристики естественной пористой структуры каркасов PCL могут имитировать структурные свойства внеклеточного матрикса кожи (ECM), а также обеспечивать высокую проницаемость кислорода. Чтобы придать антибактериальные свойства нановолоконным каркасам PCL, в матрицы PCL были введены различные типы оксидов металлов или металлов12. Чжу и др. обнаружили, что введение ионов серебра (Ag) и магния (Mg) в желатин/поликапролактон (GT/PCL) может придать нановолокнам антибактериальную активность, а также функцию проангиогенеза, что способствует заживлению кожных ран13. Гияси и его коллеги обнаружили, что гибридные каркасы, состоящие из Urtica dioica, наночастиц ZnO и PCL, обладают хорошей антибактериальной активностью против E. coli и S. aureus14. Кроме того, нановолокно гибридного каркаса продемонстрировало хорошую биосовместимость и клеточную адгезию к клеткам фибробластов L929 в тестах in vivo. Экрам и др. продемонстрировали, что присутствие хлорида цинка (ZnCl2) уменьшает диаметр нановолокон PCL/ZnCl2, одновременно увеличивая скорость деградации и механические свойства15. Более того, было обнаружено, что антибактериальное композитное нановолокно значительно ускоряет пролиферацию стволовых клеток. Трцин и др. обнаружили, что каркасы PCL, содержащие наночастицы TiO2, могут обеспечивать статистически значимую антимикробную активность против различных типов бактерий16. Более того, с другой стороны, было обнаружено, что каркасы PCL/TiO2 с максимальной пористостью 93% способны поддерживать адгезию и пролиферацию лимбальных стволовых клеток.