摘要:湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院蔡芳昌實驗室通過將殼聚糖和聚乙烯醇與月桂酰胺丙基甜菜堿和氫鍵有機(jī)骨架(CS/PVA/LPB/2D-HOF)交聯(lián),制備了一系列親水性抗菌聚合物網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)地評估對照組和復(fù)合物的機(jī)械性能以獲得人造高強(qiáng)度皮膚。為未來人造皮膚和組織工程領(lǐng)域的復(fù)合材料研究提供了一種新的方案。
關(guān)鍵詞:親水性,增韌,2D-HOF,氫鍵,聚合物網(wǎng)絡(luò),人造皮膚
圖1. 2D-HOF和CS/PVA/LPB/2D-HOF混合膜的設(shè)計策略。 圖 2. 混合膜的穩(wěn)定性和機(jī)械性能。a CS/PVA、CS/PVA/LPB和CS/PVA/LPB/2D-HOF薄膜的TG曲線。b 不同混合膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。c CS/PVA 和 CS/PVA/LPB 薄膜承載的重力的實物圖像。d 不同混合膜的斷裂伸長率圖。e 不同混合膜的拉伸強(qiáng)度圖。f CS/PVA/LPB/2D-HOF混合膜承載的重力實物圖。g CS/PVA/LPB/2D-HOF混合薄膜拉伸機(jī)的實物圖。 圖 3. 混合膜的機(jī)械性能。a混合膜中2D-HOF裂紋增韌示意圖。b 拉伸前后 CS/PVA/LPB/2D-HOF 混合膜的 FE-SEM 形貌圖像。c CS/PVA/LPB/2D-HOF混合薄膜拉伸前后的ATR-FTIR圖。 圖4.a普通紗布(對照組)、CS/PVA/LPB/2D-HOF混合膜不同時間的傷口照片。b 樣品處理后,小鼠每日體重變化曲線。c 傷口愈合曲線。d 空白組傷口切片的 H&E 染色圖像。e CS/PVA/LPB/2D-HOF混合膜組傷口切片的H&E染色圖像。 皮膚傷口被感染,通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題,例如傷口難以愈合、免疫系統(tǒng)紊亂、細(xì)菌和一些真菌在傷口上繁殖,造成其他并發(fā)癥甚至死亡。為了更好地促進(jìn)皮膚傷口愈合,一個 迫切需要合適的傷口醫(yī)用敷料,為傷口提供舒適的環(huán)境,作為促進(jìn)傷口皮膚組織再生和愈合的屏障。理想的傷口醫(yī)用敷料應(yīng)具有吸收滲出液的能力。保持創(chuàng)面清潔,可為創(chuàng)面提供濕潤的環(huán)境、充足的透氧性、良好的生物相容性、適宜的腫脹率和優(yōu)良的抗菌活性。傳統(tǒng)的醫(yī)療配件對創(chuàng)面只有簡單的保護(hù)作用。例如,早期的亞麻和棉質(zhì)敷料很難提供潮濕的環(huán)境。它們易粘附皮膚創(chuàng)面,不易更換,難以達(dá)到治療效果。水凝膠敷料雖然具有較高的滲出液吸收能力,但能輕松去除創(chuàng)面雜質(zhì),但相對 表面的抗菌性能和機(jī)械穩(wěn)定性較差。 薄膜敷料一直具有良好的透氣性和對細(xì)菌和滲出物的不滲透性的優(yōu)點。然而,它們的機(jī)械性能在生物學(xué)和細(xì)胞力學(xué)的背景下受到很大限制,并且 很難創(chuàng)造出具有長期耐久性的固體聚合物膜網(wǎng)絡(luò)。如何控制其微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度等性能參數(shù)以優(yōu)化組織再生仍面臨巨大挑戰(zhàn)。因此,我們迫切需要設(shè)計一種新型 用于機(jī)械生物學(xué)應(yīng)用的具有卓越機(jī)械性能的薄膜醫(yī)用敷料。 湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院蔡芳昌實驗室通過將殼聚糖和聚乙烯醇與月桂酰胺丙基甜菜堿和氫鍵有機(jī)骨架(CS/PVA/LPB/2D-HOF)交聯(lián),制備了一系列親水性抗菌聚合物網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)地評估對照組和復(fù)合物的機(jī)械性能以獲得人造高強(qiáng)皮膚。CS/PVA/LPB/2D-HOF 復(fù)合物表現(xiàn)出比其他對照組強(qiáng)的機(jī)械能力。通過對紅外光譜和形貌的分析,分子與裂紋之間的氫鍵顯著協(xié)同提高了{(lán)attr}3109{/attr}的力學(xué)性能。其最大拉伸強(qiáng)度可達(dá)29 MPa,最大負(fù)載量可達(dá)3700 g。通過細(xì)胞毒性以及抗菌實驗可知,該混合薄膜有良好的細(xì)胞形容性,抗菌性達(dá)到95.76%。體內(nèi)外實驗表明,混合膜可以促進(jìn)組織再生和傷口愈合。 WILEY 論文信息: Chitosan/Polyvinyl Alcohol/ Lauramidopropyl Betaine/2D-HOF Mixed Film with Abundant Hydrogen Bonds Acts as High Mechanical Strength Artificial Skin Qin Ye, Shu-Han Chen, Ya Zhang, Bo Ruan, Yi-Jie Zhang, Xin-Ke Zhang, Tao Jiang, Xiaoge Wang,* Ning Ma,* and Fang-Chang Tsai* Macromolecular Bioscience DOI:10.1002/mabi.202100317