结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用

文档序号:330427 发布日期:2021-12-03 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用 (Hydrogel combined with staphylococcus epidermidis and application of hydrogel in treatment of wound surfaces ) 是由 张宏宇 肖健 李春波 许可 于 2021-09-06 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用,所述水凝胶包括表皮葡萄球菌、1.5~2.5wt%环糊精、3~5wt%聚丙烯酸、1~2wt%琼脂、适量pH调节剂和余量的去离子水,所述表皮葡萄球菌的量为3-7×10~(6)个/g水凝胶。本发明的结合表皮葡萄球菌的水凝胶能够长期稳定的保持表皮葡萄球菌的活性,该水凝胶能够快速减轻创面瘢痕。(The invention relates to a staphylococcus epidermidis-combined hydrogel and application thereof in treating wound surfaces, wherein the hydrogel comprises staphylococcus epidermidis, 1.5-2.5 wt% of cyclodextrin, 3-5 wt% of polyacrylic acid, 1-2 wt% of agar, a proper amount of pH regulator and the balance of deionized water, and the amount of the staphylococcus epidermidis is 3-7 multiplied by 10 6 Per gram of hydrogel. The hydrogel combined with the staphylococcus epidermidis can stably maintain the activity of the staphylococcus epidermidis for a long time, and the hydrogel can quickly reduce scars of wound surfaces.)

结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用

技术领域

本发明属于生物医用材料领域,具体涉及一种结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用。

背景技术

多年来,日常生活中突发性事故的急救治疗、医生对病人手术过程中的创伤止血、战争中受伤战士的救护止血手段大都是通过物理的压迫,如使用绷带、纱布、橡胶条等,但效果有限。在临床医学,在救治阶梯全链条的包扎止血需求,尤其是对于突发事件中的创面急性剧烈出血,由于突发出血环境的湿态多样性和动态复杂性,目前市售止血产品均不能达到快速有效止血同时可以抗菌的作用,极易发生失血性休克危及生命。目前市场上的止血材料主要包括“胶原蛋白类、氧化再生纤维素类、藻酸盐类、沸石类和壳聚糖类”等。

皮肤创伤无法愈合是世界范围内一个主要的医疗问题。在正常情况下,皮肤损伤会引发一种控制良好的炎症和组织修复反应,这有助于病原体的清除并促进屏障完整性的恢复。然而,在慢性创伤患者中,这些反应要么缺失要么过度活跃,导致组织形成异常,表皮屏障长期缺损。因此,了解启动和调节皮肤创面炎症修复反应的机制对治疗和预防策略的发展具有重大意义。

皮肤微生物群是皮肤炎症和伤口修复的另一个主要诱因。事实上,皮肤中含有CD8+T细胞,这些细胞通过非经典主要组织相容性复合体(MHC)I类分子识别表皮葡萄球菌菌株,并产生TH17细胞因子和表皮生长因子,促进伤口愈合。共生菌是否也参与了损伤皮肤的I型IFN先天免疫尚不清楚,但通过描述微生物群和I型IFN在其他上皮表面(如肺和肠)的表达之间的关系提示了这一点。

虽然中性粒细胞浸润小鼠皮肤表达高水平的CXCL10,但血液中性粒细胞没有。同样,人类皮肤水疱中的中性粒细胞始终表达CXCL10,而血液中的中性粒细胞则不表达。在伤口床中,中性粒细胞聚集在革兰氏阳性菌群附近,提示它们在接触皮肤微生物群时获得CXCL10表达。16S核糖体RNA的比色革兰氏染色和荧光原位杂交(FISH)显示,这些细菌在损伤前并不存在于真皮中,而是从上皮表面迁移到表皮破坏的这些部位。为了确定这些共生体是否负责诱导CXCL10表达和随后的pDC募集到损伤的皮肤,作者对无菌(GF)小鼠的皮肤进行了损伤。与特异性无病原体(SPF)小鼠皮肤相比,GF小鼠损伤皮肤不能表达CXCL10,也不能向创面内招募pDC。因此,皮肤微生物群是诱导皮肤创面CXCL10表达的必要和充分条件。

皮肤共生体加速伤口愈合反应的发现具有许多潜在的临床意义。因为伤口处理通常是基于减少细菌负荷以防止感染的原则,这一发现应该提高对急性皮肤伤口长期使用抗生素和消毒剂的警惕。其次,由于慢性伤口,无论其原因为何,都表现出某些细菌的稳定生长,导致愈合停滞状态,皮肤微生物群的治疗性消耗,随后局部移植有益共生物质,可能重新启动急性I型IFN驱动的伤口愈合反应。该研究发现了,在皮肤微生物群中,有几种共生体葡萄球菌而不是其他细菌具有诱导CXCL10表达和促进全基因CXCL10-dna复合物形成的能力。

据文献报道,皮肤表面生活的许多微生物,比如表皮葡萄球菌,对身体是无害的,这些微生物一旦入侵到皮肤下层便会引起炎症,但是在表层或者外层则不会。赖玉平等将葡萄球菌的脂磷壁酸(Lipoteichoicacid,LTA)注射到小鼠表皮层,然后损伤它的皮肤。观察结果显示,注射过LTA的小鼠的皮肤炎症比没注射过的要轻得多。研究人员还发现,皮肤上的共生的微生物可以调节皮肤受损后Toll洋受体的激活过程,从而调节炎症反应。

目前,研究结合表皮葡萄球菌的治疗创面的药物成为一个新的热点。然而,如何将表皮葡萄球菌进行给药成为难点,而水凝胶作为细胞生长载体是一个较为常见的努力方向。水凝胶是一种具有三维结构的高分子聚合物网络,能在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解。水凝胶具有良好的生物相容性,在药物释放系统、仿生材料、酶的固定化、组织工程等领域有着广阔的应用前景。尤其是环境敏感性水凝胶,能够对外界环境中诸如物理或化学的微小变化做出响应,产生相应的结构或理化性质方面的变化。其中因为温度的改变不仅容易控制而且体内外都适用,温敏性水凝胶受到了广泛研究。在本发明申请的前期研究中,发明了一种智能水凝胶,所述智能水凝胶包括抗菌活性成分、1.5~2.5wt%环糊精、3~5wt%聚丙烯酸、3~5wt%琼脂、适量pH调节剂和余量的去离子水。该水凝胶具有温度敏感性,能够依据创伤部位的温度变化自动调整抗菌成分的释放速率。相关的研究成果已申请中国发明专利,申请号为202110349023.3。该发明专利申请的全部内容被引入到本发明申请的文本中并且作为说明书的一部分。本发明申请的内容是在该在先申请的基础上研发得到,本发明申请的发明出人意料的发现上述智能水凝胶虽然直接用于表皮葡萄球菌的载体存在表皮葡萄球菌数量少的问题,但通过对其进行进一步研究和改进,可以作为表皮葡萄球菌的载体用于结合表皮葡萄球菌,并且出人意料的发现该结合表皮葡萄球菌的水凝胶能够减轻创面所导致的瘢痕。

发明内容

基于上述背景技术,本发明所要解决的技术问题在于提供结合表皮葡萄球菌的水凝胶及其在治疗创面中的应用。为了实现本发明的发明目的,拟采用如下技术方案:

本发明一方面涉及一种结合表皮葡萄球菌的水凝胶,其包括表皮葡萄球菌、1.5~2.5wt%环糊精、3~5wt%聚丙烯酸、1~2wt%琼脂、适量pH调节剂和余量的去离子水,所述表皮葡萄球菌的量为3-7×106个/g水凝胶。本发明通过调节琼脂的含量,有助于提高表皮葡萄球菌的负载量,据推测是由于降低琼脂含量之后有助于降低体系的粘度,从而有助于负载表皮葡萄球菌。

在本发明的一个优选实施方式中,所述结合表皮葡萄球菌的水凝胶为薄膜。本发明通过将水凝胶设置为薄膜形态,可以直接用于创伤瘢痕部位的敷料。

在本发明的一个优选实施方式中,所述结合表皮葡萄球菌的水凝胶的pH为6.5~7.5。

在本发明的一个优选实施方式中,所述水凝胶位于密封袋中。

本发明另一方面还涉及上述结合表皮葡萄球菌的水凝胶的制备方法,其制备步骤如下:

1、在配制罐中加入配制总量40~60%的去离子水,加入环糊精,搅拌均匀之后加入表皮葡萄球菌混悬液,搅拌10~20min;

2、将聚丙烯酸溶解于剩余的去离子水中,加入琼脂,加热到45~60℃,搅拌15~20min;

3、将步骤1与步骤2所得的分散体混合,在30-40℃条件下搅拌均匀,调节pH,将其置于底面为平面的容器中,室温下冷却得到凝胶薄膜。

本发明另一方还涉及上述结合表皮葡萄球菌的水凝胶的应用,其应用于皮肤浅表损伤的快速修复。

本发明另一方还涉及上述结合表皮葡萄球菌的水凝胶的应用,其应用于创面瘢痕的修复。

有益效果

本发明的结合表皮葡萄球菌的水凝胶能够长期稳定的保持表皮葡萄球菌的活性,该水凝胶能够快速减轻创面瘢痕。

具体实施方式

为了进一步理解本发明,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如无特殊说明,本发明实施例中所涉及的试剂均为市售产品,均可以通过商业渠道购买获得。

实施例1:一种结合表皮葡萄球菌的水凝胶的制备方法,其配方如下:

浓度为3×107个/g的表皮葡萄球菌混悬液10g

环糊精1g

聚丙烯酸2g

琼脂0.75g

pH调节剂适量

去离子水50g

其制备步骤如下:

1、在配制罐中加入配制总量一半的去离子水,加入环糊精,搅拌均匀之后,将其与表皮葡萄球菌混悬液混合均匀,搅拌10~20min;

2、将聚丙烯酸溶解于剩余的去离子水中,加入琼脂,加热到50℃,搅拌15~20min;

3、将步骤1与步骤2所得的分散体混合,在37℃条件下搅拌均匀,调节pH至7.0,将其置于培养皿中,室温下冷却得到厚度为1mm的凝胶薄膜。

实施例2:

与实施例1相同,区别在于聚丙烯酸的用量为2.5g。

实施例3:

与实施例1相同,区别在于表皮葡萄球菌混悬液的用量为6g。

对比例1:

与实施例1相同,区别在于不加入表皮葡萄球菌混悬液。

对比例2:

与实施例1相同,区别在于将所述表皮葡萄球菌混悬液替换为同等数量的保加利亚乳杆菌混悬液。

实施例4:细菌活性实验

在显微镜下观察凝胶薄膜中活的菌株并进行计数,将凝胶薄膜置于400倍显微镜下观察,以单个视野中菌株数量作为计数依据,以新制备的凝胶薄膜中菌株数量为100%基数,计算不同时间和保存条件下菌株存活率,结果如表1所示。

表1:细菌活性实验

上述实验结果表明,本发明的水凝胶可以用于结合表皮葡萄球菌并且能够较长时间的维持表皮葡萄球菌的活性。考虑到开发环境会导致水凝胶中水分的流失,因此,本发明的水凝胶更适合密封保存。

实施例5:创面瘢痕修复实验

方法:购买大耳白兔30只,雌雄不计,体重1.8-2.2kg,适应性喂养7天后,观察各白兔,进食水,均无明显异常,纳入实验用。瘢痕动物模型的建立:耳缘静脉注射浓度30g/L的戊巴比妥溶液进行麻醉,于兔耳腹侧沿长轴做直径为1cm的圆形创面,每耳2处,间隔大约3.0cm,完整切除全层皮肤,创面经21天皮化自然愈合形成增生性瘢痕硬块。未出现创面感染不愈或愈合不良,形成新生疤痕组织。

分组:选取30只兔子随机分为6组,分别是空白组、实施例1组、实施例2组、实施例3组、比较例1组和比较例2组,每组5只兔子,20个创面。其中空白组为不做任何干预处理的瘢痕模型兔子,其它组分别采用实施例1、实施例2、实施例3、比较例1和比较例2所制备的凝胶薄膜进行贴敷,凝胶薄膜略大于创面,贴敷于兔耳新生疤痕贴表面并固定,每3天更换一次,在第13天进行评价。疗效评价:疗效评价采用如表2所示的温哥华瘢痕量表(vancouverscar scale,VSS)进行评定,分值越高,说明瘢痕越重。

表2:温哥华瘢痕量表评分标准

统计学处理:采用SPSS软件对数据进行统计学分析。结果采用x±SD表示,结果如表3所示。

表3:兔耳局部瘢痕干预前后VSS值比较

组别 数量 干预前 第13天
空白组 20 8.50±1.92 8.29±1.72
实施例1组 20 8.45±1.88 5.02±1.78
实施例2组 20 8.42±1.83 5.12±1.91
实施例3组 20 8.40±1.95 6.02±1.87
对比例1组 20 8.39±1.79 7.28±1.89
对比例2组 20 8.51±1.81 7.38±1.95

结果:评价6组瘢痕干预前VSS评分无差异。通过统计学分析重复测量方差分析发现,除了空白组之外,其它组瘢痕经过干预后的VSS值均有所降低,从VSS均值分析不含有表皮葡萄球菌的对比例1组和对比例2组对瘢痕的干预有一定的改善作用,推测是由于本发明的水凝胶本身能够提供补水和隔绝外界环境影响,但对比例1组和对比例2组的VSS均值无显著性差异(P>0.05),实施例1组、实施例2组、实施例3组干预后VSS值均下降(P<0.05),VSS下降明显,显著性差异明显,都对瘢痕具有很好的改善作用。数据还显示,VSS值与表皮葡萄球菌的用量有一定的相关性。

以上描述了本发明优选实施方式,然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

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