青岛大学陈为超教授、李纪伟副教授等发表高水平研究性论文：非对称润湿性聚己内酯-壳聚糖/壳寡糖纳米纤维膜抗菌敷料

以下文章来源于食品放大镜 ，作者文献解读

研究背景

皮肤是人体最大的器官，具有保护、润滑、调节体温、感知外界刺激等功能。皮肤一旦受损，身体就会立即启动凝血机制，然后导致炎症级联反应。传统的敷料（如纱布和绷带）被广泛用于保护伤口。然而，传统的敷料不能保持伤口的湿润性，容易粘附到肉芽，并且需要定期更换，会给患者带来更多的疼痛。因此，对新型生物敷料的需求变得越来越高。

壳聚糖（CS）是甲壳素脱乙酰基的产物，具有可降解性、抗菌活性和良好的生物相容性等优点，已广泛应用于伤口敷料。目前，已经开发了各种壳聚糖抗菌敷料，如膜、非织造布和海绵等。特别是静电纺丝CS纳米纤维敷料因其高孔隙率和比表面积、低成本、制造简单、透气性好等优点得到广泛应用。然而，高分子量和阳离子聚电解质特性不利于纯壳聚糖的可纺性。具有良好纺织性的PEO或PVA材料与壳聚糖混合可以提高其可纺性。众所周知，伤口敷料必须具有一定的抗菌性能，以防止伤口感染和炎症的发生。壳寡糖（COS）是一种由壳聚糖酶水解制备的天然氨基碱性多糖。COS作为壳聚糖的降解产物，含有与壳聚糖相似的基团，因此两者都可以依靠正氨基电荷吸引细菌细胞膜上的负电荷，改变细胞膜的通透性，从而杀死细菌。而且COS是小分子，可溶于水，可释放到伤口环境中，甚至进入细菌，还可以吸附带负电荷的物质，干扰细菌的正常生理活动。因此，加入COS可以提高CS纳米纤维的抗菌性能，还可以避免添加抗菌纳米颗粒引起的潜在细胞毒性问题。除了添加抗菌剂外，不对称润湿性结构是一种新兴的设计策略，用于提高敷料的抗菌性能。通常，不对称润湿性敷料的顶层是疏水的，以防止细菌附着和入侵。同时，底层可以吸收渗出液，有效释放抗菌物质。

本研究以亲水性CS/壳寡糖（COS）纳米纤维膜为底层，疏水性聚己内酯（PCL）纳米纤维膜为顶层，研制了一种双层不对称纳米纤维膜。其主要新颖性在于PCL层的抗粘附性能的协同抑菌作用和CS/COS层的高效抑菌活性。而且CS/COS层几乎由纯CS组成，无需交联处理即可在水中保持一定的稳定性。此外，本研究对双层不对称纳米纤维膜的形态、理化性质、抗菌性能和细胞毒性进行了系统表征，探讨了其作为创面敷料的应用前景。

结论与展望

本研究采用静电纺丝技术制备了不对称润湿性聚己内酯-壳聚糖/壳寡糖（PCL-CS/COS）纳米纤维膜。底层由含有COS的CS纳米纤维膜组成，顶层由PCL纳米纤维组成。CS/COS中可释放壳寡糖的存在显著提高了其抗菌性能。同时，高疏水PCL层表现出优异的减少细菌粘附的性能。此外，PCL-CS/COS膜具有良好的力学性能、热稳定性、吸水性和渗透性，能够维持适宜的伤口愈合环境。因此，具有抗粘性能和杀菌性能的不对称润湿性PCL-CS/COS膜可能是伤口敷料的理想候选材料。

图1 双层纳米纤维膜的制备工艺示意图

表1 CS/COS和PCL-CS/COS膜的制备及纺丝工艺参数

图2 样品的结晶度、力学性能和热稳定性

图3（a）CS、CS/COS0.5%和PCL-CS/COS0.5%的吸水率、（b）CS和各种CS/COS的水接触角、（c）CS/COS0.5%、PCL-CS/COS0.5%的CS/COS0.5%面和PCL面的水接触角的变化情况

图4（a）用CCK-8法测定细胞在含有不同浓度CS和各种CS/COS提取物的培养基中培养24 h的活力、（b）用CCK-8法测定细胞在含有不同浓度CS和各种CS/COS提取物的培养基中培养48h的活力、（c）在100%纳米纤维膜提取物中培养48 h的细胞荧光显微照片

图5 样品的抗菌性能和抗粘附性能。（a）CS/COS膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑制区的光学图像、（b）CS/COS膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径、（c）CS/COS0.5%的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落图像、（d）大肠杆菌和金黄色葡萄球菌粘附在PCL膜上的扫描电镜、（e）细菌溶液在PCL膜上的接触角

参考文献：

[1] Yanhui Kong, Wenjing Zhang, Tian He, et al., Asymmetric wettable polycaprolactone-chitosan/chitosan oligosaccharide nanofibrous membrane as antibacterial dressings. Carbohydrate Polymers.304 (2023) 120485.

转自：“NANO学术”微信公众号

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