糖尿病性溃疡的福音 纳米纤维绷带抗感染促愈合 

研究人员发现了一种利用植物化合物的抗氧化和抗菌特性的新方法，以制造纳米纤维涂层的棉花绷带，从而对抗感染，帮助伤口更快愈合。

米国康奈尔大学(Cornell University)的研究人员发现了一种利用植物化合物的抗氧化和抗菌特性的新方法，以制造纳米纤维涂层的棉花绷带，从而对抗感染，帮助伤口更快愈合。

鉴于多重耐药菌的流行日益增加，这些发现尤其重要。

米国康奈尔大学

棉纱是最常见的伤口敷料之一；它价格低廉，易于获得，舒适且具有生物相容性。

然而，它不能促进愈合或对抗感染。

主要作者 Mohsen Alishahi 是一名在纳米纤维和纳米纺织品(NanoFibTex)实验室工作的纤维科学博士生，Alishahi指出：

仅靠棉花不能解决这些并发症——它需要被生物功能化。

该实验室的副教授兼主任Tamer Uyar指出：

该实验室的主要研究兴趣之一是从可持续材料中开发功能性纤维，并探索它们在医疗纺织品和药物输送系统中的潜在应用。

研究人员使用了lawsone来提高棉花的性能，lawsone (指甲花醌) 是指甲花叶子中发现的一种红橙色化合物，具有抗氧化、抗炎和抗菌的特性。

该敷料对革兰阴性菌和革兰阳性菌均具有良好的抗菌性能，试验中可有效根除大肠杆菌和葡萄球菌。

研究人员进一步指出：

长期过度使用高浓度的合成抗生素导致了致命的多药耐药微生物的流行。

因此，使用天然和有效的抗菌剂，如lawsone，可作为合成抗菌剂的替代品。

伤口敷料应该提供一个促进愈合和预防感染的合适环境。

使用纯天然材料，如棉花、环糊精和lawsone，这种敷料可促进两者，因为它具有全面的抗氧化和抗菌活性。

这种敷料对易感染的慢性伤口特别有帮助，比如糖尿病性溃疡和烧伤。

抗氧化和抗炎特性也会通过减少瘢痕的形成使更多的常规伤口受益。

原文图1：研究概念

原文图11：制备的纳米纤维和对照样品的抗菌活性。

原文图12：a)涂覆纳米纤维的棉非织造物  b)独立纳米纤维和纳米纤维涂覆的棉非织造物的释放曲线。

附：该研究相关背景信息

伤口管理是医疗保健领域的一个关键挑战，需要不断的创新和研究。伤口愈合是一个复杂的过程，涉及止血、炎症、增殖和重塑等多个阶段。干燥、感染、坏死、压力和创伤等因素会阻碍伤口愈合过程。

因此，有效的伤口敷料除了保护伤口不受外界环境影响外，还应滋润皮肤并预防感染。在这种方法中，智能敷料不仅可以加快伤口愈合过程，还可以主动对抗感染，从而最大限度地减少并发症，改善患者结局。

棉花作为最主要的纤维素纤维，一个多世纪以来一直是医用敷料的基石，其驱动因素包括生物相容性、复杂的结构、保湿性、舒适性和可持续的来源。尽管棉纱条是一种基本的伤口敷料，但其有限的生物学特性以及伤口脱水和细菌增殖等缺点使其必须进行创新改进。

在棉花衬底上涂上生物活性层是一种很有前景的方法，既可作为外层，又可作为另一层，以促进伤口愈合和预防感染。在这方面，将纳米粒子、水凝胶和纳米纤维涂在棉花衬底上已成为一种变革性策略。特别是纳米纤维，由于其与细胞外基质的相似性和模拟皮肤结构的潜力而受到关注，使其在皮肤再生研究中具有重要价值。其独特的特性，包括高的表面与体积比，可定制的释放曲线，以及可由不同材料制成的灵活性，使其成为适合透皮给药的器件。

纳米纤维系统尤其有利于低可溶性药物的包被系统。对于快速溶解的体系和低溶解的药物，具有高表面体积比的纳米纤维可以提供更高的溶解速率。此外，纳米纤维可作为一种有效的系统，通过防止药物过早降解和使其剂型快速湿润和/或崩解来改善药物的溶解度。纳米纤维之高表面-体积比可特别有利于涂覆系统，因其可在第一层上提供较高的表面积。

除了这些优点之外，由于射流的稳定性、产生均匀的纳米纤维以及利用静电力防止纤维结块，静电纺丝可形成均匀的纳米纤维涂层，并在整个纤维形成过程中保持治疗结构。

一些报告研究了纳米纤维涂层的棉花作为伤口愈合应用的药物递送系统的发展。Moazzami Goudarzi等通过将纳米纤维涂在棉花上促进了环丙沙星、克霉唑和苯扎氯铵的控释。值得注意的是，由于对最佳伤口管理的追求超越了单药干预，有时应考虑使用双重给药系统。

此外，抗生素耐药菌的出现增加了探索可有效预防感染和加快伤口闭合的新方法的紧迫性。天然生物活性制剂具有良好的生物相容性、低毒性和多功能，有望成为生物功能性创面敷料的发展方向。

Lawsone是一种萘醌类化合物，广泛存在于指甲花的叶子中，因其具有多种治疗特性而备受关注。其抗氧化活性、抗炎作用和抗菌特性使其在伤口管理中具有有趣的前景。结果表明，在壳聚糖/聚环氧乙烷纳米纤维中加入lawsone不仅具有拮抗作用，而且降低了敷料的细胞毒性，促进了正常人成纤维细胞的活性。

另一项研究表明，lawsone抗菌活性有助于大鼠模型的伤口闭合并加速伤口愈合。此外，在纳米纤维中加入lawsone可以通过增加TGF-B1和COL1基因的表达以及促进再上皮化来促进伤口愈合。

然而，天然生物活性药物尤其是lawsone的临床转化仍面临诸多挑战，包括溶解度和生物利用度有限。环糊精(CDs)是一种具有疏水核心和亲水外部的环状寡糖，因其能够形成非共价包合物而闻名。这种相互作用提高了溶解度、稳定性和生物利用度，为提高lawsone的治疗效果提供了一个有前景的途径。此外，这些分子特别容易被人体耐受。

此外，CDs与静电纺丝技术的兼容性突出了它们在棉花衬底上的纳米纤维涂层的适用性，放大了它们在伤口敷料应用中的潜力。CD包合物在增强生物活性药物治疗效果方面的潜力已经得到了广泛的关注和验证。因此，利用环糊精(CD)开发包合性是一种有效的方法，以增加lawsone的溶解度和稳定性，并在棉基上制备用于伤口敷料应用的纳米纤维涂层。特别是，与CDs的包合可以显著提高lawsone的抗真菌和抗寄生虫活性，同时增加其溶解度。

利用CDs的上述特性，该研究旨在制备lawsone与羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)和羟丙基-γ-环糊精(HP-γ-CD)的包合物，进而制备可涂覆在棉花基材上的纳米纤维，用于研制双层伤口敷料。这种方法为充分利用lawsone的潜力使棉花功能化提供了机会。通过适当的技术和方法，分析了这些静电纺纳米纤维膜的形态、结构、生物学和药理学性能。

该研究发现：

与合成材料相比，棉花具有高吸收率、低致敏性、柔软舒适、透气、可降解、天然来源、广泛可及、易于加工等诸多特性，使其成为伤口敷料的理想基质。在开发伤口愈合贴片或任何其他医用纺织品时，选择合适的衬底对于实现最佳性能和患者舒适度至关重要。尽管棉花是伤口敷料的基本材料，但它有其固有的生物学局限性。该研究通过赋予棉花具有生物活性的纳米纤维层，成功地解决了这些局限性。

lawsone作为一种生物活性剂在伤口愈合方面具有巨大的潜力，但其有限的溶解度促使其与羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)和羟丙基-γ-环糊精(HP-γ-CD)进行包合。该方法经相溶解度研究证实，显著提高了 lawsone 溶解度，HP-β-CD由于 lawsone 与其空腔的较好匹配而成为较好的络合剂。

结晶峰分析显示，均匀的纳米纤维具有几乎完全的包封率，但在较高摩尔比的样品中，由于未包封的lawsone的存在而产生的变化。包合提高了溶解度，转化为适当的抗氧化活性，超过了lawsone粉。此外，纳米纤维显示出良好的抗菌活性，能有效清除所有样本中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落。2:1和4:1 M的抗菌和抗氧化性能相似，因此选择前者作为涂层材料。值得注意的是，该涂层基板在纳米纤维涂层溶解后表现出快速释放。

该研究通过包合物增强lawsone活性，以及通过CD/lawsone纳米纤维涂层功能化棉花，推进了伤口管理领域的发展。这一综合方法不仅展示了一种提高 lawsone 疗效的方法，而且强调了功能性棉基伤口敷料的潜力。该方法具有良好的抗菌和抗氧化特性，对开发具有增强治疗潜力的生物功能创面敷料具有重要的应用前景。

资金

本研究由Cotton Incorporated (Cary, NC, USA)资助，项目编号:23-887