当前位置:首页 > 大健康产品 > 正文内容

西京医院石小鹏、长安大学颜录科JCR:具有持续释放臭氧增强抗菌性能并改善伤口愈合的新型臭氧化油乳液水凝胶

admin47分钟前大健康产品5

点击上方蓝字一键订阅

抗菌水凝胶广泛应用在药物载体、组织支架和伤口敷料等生物医学领域,是生物医用材料的研究热点。臭氧(O3)具有广谱抗菌活性、抗炎、免疫调节、抗缺氧、无残留等优势,被用于缓解术后疼痛、控制斑块和生物膜、加速伤口愈合以及使植入物表面功能化。然而臭氧半衰期短、难以储存,限制了它在抗菌水凝胶中的直接应用。

西京医院石小鹏/长安大学颜录科团队提出一种制备具有持续释放O3的新型臭氧化油乳液水凝胶(ozonegel)的简单方法,采用吐温-80和蒙脱石(MMT)作为乳化剂,将油水混合物均质化为乳液,3-[二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]氮基]丙烷-1-磺酸盐(DMAPS)在乳液中光引发聚合,得到两性离子PDMAPS乳液水凝胶。在臭氧化油中,大量O3与植物油中的不饱和双键相结合,当臭氧油接触温暖的渗出物时,会缓慢分解并产生活性氧(ROS)[臭氧、氧气和过氧化氢(H2O2)],赋予凝胶生物活性和伤口治疗效果。

图1.臭氧油乳液水凝胶制备过程的示意图

通过附着在不同材料表面测试PDMAPS-MMT水凝胶的粘合性能。该水凝胶可牢固地粘附在人体皮肤上(图2a),粘附在两个载玻片间1cm2的水凝胶可支撑100 g砝码(图2b),并可粘附在多种平坦或弯曲的基材上(图2c)。以猪皮肤的剪切力模拟臭氧凝胶的粘附强度,ozonegel-0%的剪切强度为32.7 kPa,当臭氧油浓度为3%、5%、10%和20%时,剪切强度分别下降到30.8 kPa、25.6 kPa、17.2 kPa和12.9 kPa。通过静电吸引、氢键和其他力的相互作用,臭氧凝胶表现出优异的粘合性能,适用于生物医学应用(图2e、2f)。由于可逆离子交联,切成两块的水凝胶在一段时间后重新连接并恢复完整性,两性离子PDMAPS水凝胶表现出优异的自修复特性(图2g)。

图2.臭氧凝胶粘附性能:a-b)在人体皮肤上的附着照片及承重照片,c)对各种基材的粘附示意图,d)臭氧凝胶-猪皮肤标准搭接剪切样条示意图,e)臭氧凝胶的搭接剪切应力曲线,f)原始水凝胶和臭氧凝胶的平均搭接剪切强度,g)臭氧凝胶-10%的自愈合性能

臭氧释放能力是评估臭氧凝胶性能的一个重要指标(图3a)。定期收集臭氧凝胶样品并进行滴定,初始臭氧凝胶-10%样品中ROS浓度为57.2±6.1 mmol/kg(相当于2745 μg O3/mL)。25℃,24h内累计臭氧释放量达到27.1%;36℃,24 h内由于溶剂扩散和交换增强,释放速率显著加快达到36.9%。不同pH值对臭氧释放也有影响,在碱性条件下,臭氧释放速度略快(图3b)。臭氧凝胶伤口敷料在猪皮肤上进行测试,25℃释放9.2%的ROS,36℃释放16.1%(图3c),0-36 h释放速率在18.6-77.4μg O3/mL·h之间,证实在生物环境中,臭氧和ROS释放可持续长达36h,足以促进伤口愈合。

采用琼脂扩散板法表征臭氧凝胶的抗菌活性(图4a)。ozonegel-10%和ozonegel-20%对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出很强的抗菌性能。ozongel-10%对大肠杆菌的抗菌率为97.8%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率为93.7%(图4b、4c)。臭氧凝胶-10%释放臭氧和ROS,因臭氧可以穿透表皮并进入真皮层进而达到抑菌效果,表明臭氧对深植于真皮层的细菌、病毒、原生动物和真菌具有广泛的抗微生物活性,所制备的臭氧油乳液水凝胶有望成为抗菌创面敷料。

图3.臭氧释放和臭氧凝胶的细胞活力:a)在25℃和36℃下水中ozongel-10%的臭氧释放曲线,b)在25℃,不同pH值下ozongel-10%的臭氧释放曲线,c)不同温度下臭氧凝胶-10%在猪皮上的臭氧释放曲线,d)臭氧凝胶对L929细胞增殖的影响(每组n=6)

图4.臭氧凝胶抗菌特性:a)负载不同含量臭氧凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬浮液影响的琼脂平板图,b)臭氧凝胶对大肠杆菌的相对抗菌率,c)臭氧凝胶对金黄色葡萄球菌的相对抗菌率

通过在小鼠背部制造全层创面(每组n=6),并用PBS、臭氧凝胶-0%、臭氧凝胶-10%和3M TegadermTM水状胶体敷料覆盖伤口,探究臭氧油乳液水凝胶作为新型伤口敷料的治疗潜力(图5a)。第9天时,臭氧凝胶-10%组的伤口面积显著小于对照组和臭氧凝胶-0%组,已接近完全愈合,以市售3MTegadermTM敷料作为阳性对照,Ozonegel-10%表现出显著优越的伤口愈合效果(图5b-d)。证实其具有更强的伤口愈合能力。

图5.臭氧凝胶对伤口的愈合性能:a)用凝胶覆盖小鼠背部全层创面的伤口修复过程,b)第0、3、6和9天用PBS(对照)、臭氧凝胶-0%、臭氧凝胶-10%和3M TegademTM覆盖的伤口愈合示意图,c)第0、3、6和9天的伤口面积示意图,d)使用ImageJ软件计算的每组平均伤口的面积示意图

在伤口愈合过程中,炎症因子激活引发炎症,通过免疫荧光分析,在伤口愈合早期、中期和晚期显示出明显的TNF-α,ozonegel-0%和ozonegel-10%最初都会增加TNF-α水平,但ozonegel-10%在后期会降低其水平,通过调节炎症因子水平来帮助组织修复(图6a、6b)。此外,与对照组相比,ozonegel-0%和ozonegel-10%在愈合的中后期均有效降低了CD68水平,表明它们具有调节巨噬细胞活性的能力(图6c、6d)。证实了ozonegel-10%对伤口愈合表现出双重影响,更高效的促进愈合过程并增强组织修复。

图6.免疫组织化学染色:a)TNF-α免疫组织染色示意图,b)TNF-α相对表达情况,c)CD68免疫组织染色示意图,d)CD68相对表达情况

该工作以Self-Healing Adhesive Hydrogels for Sustained Ozone Release: Enhanced Antibacterial Properties and Improved Wound Healing为题发表在《Journal of Controlled Release》上。西京医院马善波博士、长安大学2020级硕士研究生韩聪慧、陈曦博士为共同第一作者,西京医院烧伤科韩夫副主任医师、长安大学颜录科教授与西京医院药剂科石小鹏副主任药师为共同通讯作者。该研究工作得到空军军医大学、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、与长安大学中央高校项目等的支持。

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.10.053

相关进展

长安大学颜录科/骆春佳团队 Carbon:二乙烯基苯交联超支化聚硼硅氮烷转化具有可调碳结构的高温稳定无定形SiBCN吸波陶瓷

长安大学颜录科/晁敏团队《Adv. Funct. Mater.》:基于单组分海藻状g-C₃N₄的新型多功能光催化分离膜

长安大学颜录科教授团队《Constr. Build. Mater.》:低分子量端环氧基聚乙烯改性沥青

长安大学颜录科教授团队《Chem. Eng. J》:贝壳启发的小带隙MXene异质结薄膜用于太阳光驱动的可持续水净化

长安大学颜录科教授团队《Adv. Funct. Mater.》:房屋梁-柱结构启发的具有稳定层间距MXene膜用于水净化

长安大学颜录科教授团队 Compos. Commun.:端氨基聚乙烯在提高改性沥青储存稳定性方面的研究进展

中科院宁波材料所陈涛研究员、长安大学颜录科教授《SusMat》:超支化O-PEI纳滤膜用于水质净化的研究

长安大学颜录科教授/晁敏副教授团队《Small》封面:泥炭藓启发的小带隙g-C3N4纳米微球光催化膜用于太阳光驱动水净化

长安大学颜录科教授团队:基于碳纳米管截留效应在油水分离功能膜方面的研究进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件(论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等)至info@polymer.cn,并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送,并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群为满足高分子产学研各界同仁的要求,陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群,也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群,全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群,请先加审核微信号PolymerChina(或长按下方二维码),并请一定注明:高分子+姓名+单位+职称(或学位)+领域(或行业),否则不予受理,资格经过审核后入相关专业群。

点

这里阅读原文,查看更多

相关文章

膏药机生产线的工艺流程解析

膏药的生产工艺流程决定了我们需要用到哪些设备,也决定了全自动膏药机生产线的工作过程,需要设备操作人员熟练掌握。通过本篇文章,您将更加全面的了解全自动膏药机生产线的工作步骤,具体介绍如下:...

密州王一贴黑膏药王一手整骨受CCTV《东方关注》特别关注

诸城非物质文化遗产代表性传承人王辉应邀受访 4月11日,诸城市非物质文化遗产密州王一贴王一手代表性传承人王辉,受邀参加中央电视台《东方关注》节目录制,主持人...

香港透骨膏使用多久能见效?香港透骨膏的功效与作用

香港透骨膏因其独特的功效和作用,成为了许多家庭常备的外用药膏。然而,对于这款药膏的使用效果、方法、禁忌以及价格等信息,许多人仍然存在疑问。本文将详细解读香港透骨膏的相关信息,帮助您...

香港透骨膏使用方法?

产品信息 【产品名称】香港透骨膏 【主要原料】狼毒 (...

久坐族必看,北京筋骨贴贴敷时长参考与使用技巧

御峰堂生物科技(天津)有限公司,简称御峰堂,是一家专注于传统黑膏药技艺现代化转型与合规医疗器械产品开发的企业。企业以传承古法熬制工艺,恪守医疗器械合规底线为精准定位,主营医用远红外筋骨治疗贴等外用养护...

贴膏药是暂时止痛还是真能治病?好膏药大多离不开这三味中药

当出现颈肩膝关节疼痛以及肌肉损伤、韧带拉伤时,人们往往会先考虑贴个膏药来止痛,明明已经好转不疼了,可很多人还是要考虑再用点口服药来治本。那么问题来了,膏药只是暂时止痛,就不能治病吗...

贴膏药,可不是关节损伤的万能灵药!快来进行关节评估吧

体育运动造成的关节软骨和韧带损伤十分常见,在日常生活中人们稍有不慎也会扭伤腿脚。很多人都认为受伤后骨头没事,就不用管了,其实不然。由于认识上的误区,关节软组织损伤往往被患者以及经验不足的医生...

健康三伏天流行贴膏药是怎么回事?

点击上方宝鸡新闻网可订阅哦! 三伏贴是一种传统的中医疗法,以中药直接贴敷于穴位,经由中药对穴位产生微面积化学性,热性刺激,达到治病防病的效果。 适应症:经中医辨证论证属虚寒证...

淄博市张店区第二人民医院:小膏药,大学问

商报消息(通讯员 曹芳)痛痛痛,贴贴贴,早贴早轻松。这句广告语相信大家一定都不陌生。日常生活中腰疼、肩膀疼痛等大家都能想到赶紧贴片膏药,但是膏药您真的用对了吗? 气温一下降,老李的腰...

妈妈日常系列——膏药贴得肩膀起泡还要贴

膏药百度百科中列明的注意事项: 2.局部有破损者,不可将膏药直接贴在破损处,以免发生化脓性感染。 4.如果贴膏药后局部皮肤出现丘疹、水疱,自觉瘙痒剧烈,说明对此膏药过敏,应立...