细菌纤维素抗菌敷料促进创面愈合的作用机理研究

发表时间:2020/8/7   来源:《医师在线》2020年6月12期   作者:王金海
[导读] 细菌纤维素抗菌敷料促进创面愈合的作用机理研究



王金海
(福建卫生职业技术学院;福建福州350101)

摘要:理想的创面敷料应具有无毒、高持水性、抗菌活动、多孔结果、组织相容性与良好的力学性能等特点,而细菌纤维素具有良好的力学性能、高持水性与组织相容性等特点,在食品、医疗、造纸等多个领域均有广泛应用。本文针对细菌纤维素作为医用敷料使用的保液性能、生物相容性等作用机制问题进行分析讨论。
关键词:细菌纤维素;医用抗菌敷料;创面愈合;作用机制
    近年来,随人们生活水平的提升,工业发展迅速,各中事故频发,导致临床创伤患者日益增加,且创伤后易发生感染,从而威胁患者生命,已是继心血管疾病、癌症之后的第三大致死病因。而皮肤创伤为患者创伤的主要分支,多因皮肤受到物理、化学等外力作用,继而造成皮肤结构被破坏所致,而创伤愈合是临床关注的重点[1]。而随着医用敷料的不断发展,人们对医用敷料的要求也越来越高,理想的医用敷料需满足多个条件,如可为伤口提供益于愈合的湿润环境;可有效避免微生物入侵,继而减低感染率;避免在更换敷料时带来二次创伤,减轻疼痛感;经济实惠,且安全便利等[2]。故临床发明了许多新型医用敷料,包含聚氨酯类、橡胶与水溶性高分子复合类、海藻酸盐类、水凝胶类等,均有不同优势,可促进患者创伤有效愈合,本文针对细菌纤维素抗菌敷料的作用机制进行综述,报道如下。
1.创伤愈合机制
    创伤愈合需多种因素综合作用,是较复杂的愈合过程,亦是机体组织对受创伤刺激的生理反应,包含炎症反应、增殖与重新塑形三各阶段。第一阶段为炎症反应,患者的血管渗透性增加,有充血、血浆渗出、局部红肿等现象,同时组织的坏死细胞溶解,其中中性粒细胞、巨噬细胞吞噬或产生自由基清除创伤的杂物、细菌,同时促进血纤维组织和细胞外基质生成,促使创伤愈合的炎症反应阶段与增殖阶段连接;第二阶段增殖可形成纤维组织,生成血管与上皮化,其中的血管与纤维组织紧密相连,继而形成细胞外基质与肉芽。第三阶段为重新塑形,会有大量的胶原形成,且创伤的边缘逐渐向中心靠拢,依靠肌成纤维细胞与成纤维细胞的收缩实现,创伤在重新塑形的过程中抗张强度逐渐提升[3]。因此经多种因素协调作用而愈合。
2.细菌纤维素抗菌敷料
2.1细菌纤维素概述  细菌纤维素是在一定条件下,由醋酸菌、土壤杆菌、根瘤菌和八叠球菌等菌体中的某种微生物合成的纤维素统称,由英国科学家Brown AJ于酿造液的表面发现,并将其命名为细菌纤维素。与植物纤维素的分子结构相同,但存在更为高级,且复杂的纤维素分子聚集态结构,可具有多项独特性质,包含:①高纯度、结晶度、聚合度等;②其结果为超精细网状;③持水性较强;④弹性模量和抗张强度高;⑤良好的生物相容性、可降解性;⑥合成时的有效调控性。因而在医疗、食品、造纸、纺织等多个领域广泛应用[4]。
2.2作用机制   细菌纤维素所具备的高纯度、强度、持水性与形状维持性好、生物相容性优秀等特性,使其成为近年来生物合成敷料的研究热点。目前,临床大面积的烧伤与创伤、慢性创面与难治性压疮、面部与体表美容整形手术、手足和关节等结构复杂,且难以包扎固定的部位等均采用细菌纤维素进行治疗干预。然而细菌纤维素本身并不具备抗菌性,常以细菌纤维素为基材,以纳米级三维网状结构,通过复合具有抗菌效果的物质,来制备具有抗菌功效的敷料。主要以细菌纤维素负载抗生素药物,继而发挥有效的抗菌性,如可通过原位复合、化学还原等方法制备载有纳米银的细菌纤维素膜,利用银的广谱抗菌性制备良好的创伤愈合敷料[5]。
  目前临床主要分为以下方面:①生物复合:以细菌纤维素独有的发酵观察,在发酵培养过程中,添加可溶性小分子、聚合物和其他材料,从而使抗菌剂复合在细菌纤维素上,但该方法简单,但大部分抗菌剂覆盖着细菌纤维素的表明,很难进入内部。在梁光芸[6]等研究中,通过生物复合的方法,在发酵培养基中加人芦荟多糖制备芦荟多糖/细菌纤维素改性复合膜,进行吸湿性、透湿性、孔隙率、拉伸性能进行测试,经改性不影响膜的孔隙率,而且海绵状改性膜的孔隙率较大;吸湿性能较好,可有效吸收伤口渗出液;同时具有较高的水蒸气透过率,但作为敷料还需改善;且抗拉性能要优于细菌纤维素,说明改性可提高细菌纤维素的机械性能。


②溶液侵润复合:将细菌纤维素浸泡在溶液中,利用其纳米网状结构和渗透作用,使其溶质进入到细菌纤维素的溶液中。在张丽[7]等研究中,在细菌纤维素独特的纳米三维网络结构基础上,通过旋转浸渍法,将细菌纤维素与海藻酸钠、聚乙烯醇复合,再置于硼酸-氯化钙溶液中浸渍交联,可得到力学性能增强,抗菌效果显著,促凝血优异的复合水凝胶敷料。通过场发射电子显微镜、红外光谱等多种方法测试,复合抗菌水凝胶具有良好的水蒸气透过率、广谱抗菌性能、良好的促凝血效应,在功能性敷料领域应用潜力巨大。③原位复合:将细菌纤维素置入含有某种成分的溶液中,以其在、特性是溶质扩散到纤维表明,促使其纤维表明还原、聚合等方式形成复合材料。在罗争辉[8]等研究中,采用二步法制备纳米氧化锌/细菌纤维素复合膜。对细菌纤维素膜进行羧基化修饰为模板,进行纳米氧化锌的原位合成,制备成复合膜,扫描电子显微镜观察、原子吸收光谱法测定、水蒸气透过率检测、万能材料测试仪检测、振荡抑菌实验评价等方法测定,可发现复合膜具有良好的孔隙率和稳定性,其透气性和物理力学性能得到进一步提高,且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有较好的抗菌活性。
3.展望
  细菌纤维素是具有超细纤维、高纯度与结晶度、良好机械性能、持水性与生物相容性良好,同时具有生物可降解性的生物材料,在各个领域得到广泛认可与应用,于临床医疗亦是具有极大潜力的新材料。而细菌纤维素特殊结构、活性基团,使其极易与其他材料复合,可通过改善性能而满足各个领域的应用需求[9]。
  目前,细菌纤维素于医用敷料的研究已较成熟,但尚未得到充分利用,究其原因与细菌纤维素的产率较低、底物转化率不高有关,应进一步加强高产菌株选育、培养基优化、生物反应器改进升级等多个方面的研究,从而提高细菌纤维素的产率,降低生产成本;同时加强临床研究,进一步提高细菌纤维素的复合材料制备技术,继而提高该复合材料的性能,扩大应用率[10]。
  综上所述,细菌纤维素作为-种新型的、环境友好型的生物材料,在各个领域,尤其是医疗卫生材料、生物组织工程材料等领域发挥者重要作用。因此,关于细菌纤维素的改性、研究将是未来研究热点,不断扩大其应用范围和应用价值,相信在不久的将来,随着各种技术的逐步完善,各种性能优良的细菌纤维素材料将为人类提供更好的服务。
参考文献:
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[3]袁艳玲, 袁学良. 自拟益气生肌膏促进低位单纯性肛瘘术后创面愈合42例临床观察[J]. 中国民族民间医药, 2019, 28(09):83-85.
[4]任泽祺, 张东杰. 干燥方法对细菌纤维素膜特性及结构的影响[J]. 食品工业科技, 2017, 38(003):91-96.
[5]黄程博, 任学宏, 张迎晨. 细菌纤维素超过滤、杀菌水吸附材料的制备及性能[J]. 服装学报, 2018, 3(0(4)):P.283-287.
[6]梁光芸, 陈春涛, 刘长生,等. 芦荟多糖/细菌纤维素复合膜应用于医用敷料的研究[J]. 应用化工, 2017, 46(009):1761-1765.
[7]张丽, 袁海彬, 陈琳,等. 细菌纳米纤维素复合抗菌水凝胶敷料的性能研究[J]. 纤维素科学与技术, 2019, 027(002):31-38,58.
[8]罗争辉, 林海, 尹美芳,等. 新型纳米氧化锌/细菌纤维素复合膜的制备与性能评价[J]. 第三军医大学学报, 2017, 39(023):2250-2254.
[9]许玲华, 江晓梅, 鲍素敏, et al. 细菌纤维素敷料制备及对手术伤口的促愈合作用[J]. 中国组织工程研究, 2018, 022(026):4150-4155.
[10]李芮. 综合护理干预对烧伤患者趋化因子及创面愈合的影响[J]. 实用临床护理学电子杂志, 2017, 2(045):P.56-56.
基金项目:福建省自然基金(2017J01136)
福建省教育厅A类科技项目(JAT160800)

 
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