- 南工大陳蘇教授/福建農(nóng)林大龐杰教授ACS AMI：靜電紡絲技術(shù)制備高性能人造皮膚
- 發(fā)布日期：2024-03-06
皮膚作為人類(lèi)外在的保護(hù)屏障，在保護(hù)身體免受疾病和意外傷害方面發(fā)揮著重要作用。然而，外部因素，如感染和炎癥，對(duì)皮膚造成嚴(yán)重的組織損傷，進(jìn)而導(dǎo)致持續(xù)的慢性創(chuàng)傷。所以皮膚損傷一直是一個(gè)醫(yī)療挑戰(zhàn)?？焖俚膫谟弦约皠?chuàng)建細(xì)胞增殖的軟環(huán)境對(duì)于避免進(jìn)一步的并發(fā)癥和慢性感染至關(guān)重要。研制加速傷口愈合的人造皮膚一直是組織工程的前沿課題之一。目前人造皮膚的研究主要集中在多種材料的優(yōu)勢(shì)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)功能上的互補(bǔ)，所以開(kāi)發(fā)多功能的人造皮膚（抗菌、高愈合率、細(xì)胞相容性以及增強(qiáng)機(jī)械性能）成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)。
基于此，南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院、材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳蘇教授與福建農(nóng)林大學(xué)龐杰教授合作，利用靜電紡絲技術(shù)（設(shè)備由南京捷納思新材料有限公司與南京貝耳時(shí)代科技有限公司聯(lián)合研制）制備了一種無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合的高性能人造皮膚。首先，在微流控芯片的作用下，將生物活性玻璃(Bioactive glass)和沸石咪唑骨架 (ZIF-8)原位分散到PCL/PVA基質(zhì)的人造皮膚中。在制備過(guò)程中，帶負(fù)電荷的BG和帶正電荷ZIF-8通過(guò)靜電吸引自發(fā)地排列在納米纖維表面上，形成類(lèi)似于葫蘆串的纖維結(jié)構(gòu)。纖維膜和ZIF-8的高比表面積和高孔隙率有利于細(xì)胞的增殖、粘附和遷移。受益于BG中鈣、硅離子的緩慢釋放，人造皮膚表現(xiàn)出促進(jìn)生長(zhǎng)因子和皮膚再生。與此同時(shí)，BG提高了人造皮膚的親水性，為細(xì)胞粘附增殖提供了理想的微環(huán)境。此外，ZIF-8釋放適量的活性鋅離子，為人造皮膚提供了高效的抗菌性能。靜電紡絲和微流控芯片進(jìn)行耦合，可充分發(fā)揮BG與ZIF-8之間的協(xié)同效應(yīng)，從而使得人造皮膚的機(jī)械強(qiáng)度，抗菌性和愈合率大幅度提高。PCL/PVA@BG/ZIF-8人造皮膚具有較高的拉伸強(qiáng)度(26MPa)和抗菌性能(對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制率分別達(dá)到89.64% 和78.8% )。更重要的是，PCL/PVA@BG/ZIF-8(1 wt%)組的傷口收縮率為95%，12天內(nèi)的肉芽生長(zhǎng)厚度為2.2 mm，均優(yōu)于未負(fù)載BG/ZIF-8的人造皮膚。因此，多材料優(yōu)勢(shì)組合實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)的方法為人造皮膚的進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供了有效途徑。該研究成果于近日發(fā)表在國(guó)際重要刊物《ACS Applied Materials & Interfaces》上（題目：Versatile Bioactive Glass/Zeolitic Imidazolate Framework-8-Based Skin Scaffolds toward High-Performance Wound Healing）。南京工業(yè)大學(xué)碩士研究生侯永春和福建農(nóng)林大學(xué)徐曉薇為共同第一作者。南京工業(yè)大學(xué)陳蘇教授、劉暢博士后與福建農(nóng)林大學(xué)龐杰教授為共同通訊人。該課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)發(fā)展計(jì)劃、江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金等基金的資助和支持。
