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负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响

陈向军 吴兴 林欢欢 刘肇兴 刘沙

陈向军, 吴兴, 林欢欢, 等. 负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(7): 640-649. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210726-00260.
引用本文: 陈向军, 吴兴, 林欢欢, 等. 负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(7): 640-649. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210726-00260.
Chen XJ,Wu X,Lin HH,et al.Effects of methacrylic anhydride gelatin hydrogel loaded with silver and recombinant human basic fibroblast growth factor on deep partial-thickness burn wounds in rabbits[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(7):640-649.DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210726-00260.
Citation: Chen XJ,Wu X,Lin HH,et al.Effects of methacrylic anhydride gelatin hydrogel loaded with silver and recombinant human basic fibroblast growth factor on deep partial-thickness burn wounds in rabbits[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(7):640-649.DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20210726-00260.

负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响

doi: 10.3760/cma.j.cn501120-20210726-00260
基金项目: 

内蒙古自治区自然科学基金 2018MS08002

详细信息
    通讯作者:

    陈向军,Email:1301579255@qq.com

Effects of methacrylic anhydride gelatin hydrogel loaded with silver and recombinant human basic fibroblast growth factor on deep partial-thickness burn wounds in rabbits

Funds: 

Natural Science Foundation of Inner Mongolia Autonomous Region of China 2018MS08002

More Information
    Corresponding author: Chen Xiangjun, Email: 1301579255@qq.com
  • 摘要:
    目的 探讨负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子(rh-bFGF)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响。
    方法 采用实验研究方法。制备含不同浓度甲基丙烯酸酐(MA)的低浓度MA明胶(GelMA)材料、中浓度GelMA材料和高浓度GelMA材料,加入光引发剂后分别制得低浓度GelMA水凝胶、中浓度GelMA水凝胶和高浓度GelMA水凝胶。采用核磁共振波谱仪检测前述3种浓度GelMA材料的氢核磁共振谱并根据波谱图计算其取代度,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)检测前述3种浓度GelMA水凝胶的三维微观结构及孔径,样本数均为9。根据前述筛选出的MA浓度合成含10种浓度银的GelMA(含银GelMA)溶液,将每种浓度的含银GelMA溶液均分为3份,加入光引发剂后分别暴露于紫外光下持续20、25、35 s,制得相应的含银GelMA水凝胶。采用胶原酶降解法测定不同光交联时间含银GelMA水凝胶降解12、24、36、48 h的降解剩余率及彻底降解所需时长,样本数为5。测定前述筛选出光交联时间下含10种浓度银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径反映其抑菌能力,样本数均为5。以与含最低浓度银(即不含银)GelMA水凝胶抑菌圈直径相比有统计学意义的含银GelMA水凝胶为有抑菌活性。选取具有抑菌活性的且载药浓度最低的含银GelMA水凝胶,采用FESEM检测其三维微观结构及孔径,采用能谱仪检测其内部银元素的存在情况,样本数均为9。将冻干单纯GelMA水凝胶和冻干含银GelMA水凝胶分别浸没于磷酸盐缓冲液中24 h,通过称重法计算并比较2种水凝胶的溶胀率,样本数为5。根据预实验及前述实验结果,制备含银和rh-bFGF的GelMA水凝胶(简称复合水凝胶)。大体观察复合水凝胶的外观,并采用FESEM检测其三维微观结构与孔径。取30只4~6个月龄、雌雄各半日本大耳兔,在其背部制作深Ⅱ度烧伤创面。以兔头侧为基准,将脊柱左侧创面作为复合水凝胶治疗组,右侧作为纱布对照组,2组创面分别作相应处理。观察伤后3、7、14、21、28 d创面愈合情况;记录伤后7、14、21、28 d创面愈合面积并计算其愈合率,样本数为30。对数据行重复测量方差分析、单因素方差分析、独立样本t检验。
    结果 低浓度GelMA材料、中浓度GelMA材料及高浓度GelMA材料的取代度,差异明显(F=1 628.00,P<0.01)。低浓度GelMA水凝胶存在疏松、不规则三维空间网状结构,孔径为(60±17)μm;中浓度GelMA水凝胶的三维空间网络、孔径大小均较均匀规则,孔径为(45±13)μm;高浓度GelMA水凝胶的三维空间网状结构致密、层次混乱,孔径为(25±15)μm。3种GelMA水凝胶孔径大小差异有统计学意义(F=12.20,P<0.01),选取(MA)中浓度为后续材料制作浓度。相同光交联时间下的含不同浓度银GelMA水凝胶的降解性基本一致;20、25、35 s光交联时间下含银GelMA水凝胶降解12 h的降解剩余率分别为(74.2±1.7)%、(85.3±0.9)%、(93.2±1.2)%,降解24 h的降解剩余率分别为(58.3±2.1)%、(65.2±1.8)%、(81.4±2.6)%,降解36 h的降解剩余率分别为(22.4±1.9)%、(45.2±1.7)%、(68.1±1.4)%,降解48 h的降解剩余率分别为(8.2±1.7)%、(32.4±1.3)%、(54.3±2.2)%;20、25、30 s光交联时间下含银GelMA水凝胶彻底降解所需时间分别为(50.2±2.4)、(62.4±1.4)、(72.2±3.2)h,差异有统计学意义(F=182.40,P<0.01),选取25 s作为后续光交联时间。低浓度至高浓度的10种含银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径依次为(2.6±0.4)、(2.5±0.4)、(3.2±0.4)、(12.1±0.7)、(14.8±0.7)、(15.1±0.5)、(16.2±0.6)、(16.7±0.5)、(16.7±0.4)、(16.7±0.6)mm,基本呈浓度依赖性升高趋势,总体比较差异有统计学意义(F=428.70,P<0.01),与含最低浓度银GelMA水凝胶相比,其他有抑菌活性的含低浓度至高浓度银GelMA水凝胶的抑菌圈直径均明显增大(t值分别为26.35、33.84、43.65、42.17、49.24、55.74、43.72,P<0.01)。对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为(12.1±0.7)mm的含银GelMA水凝胶具有抑菌活性且载药浓度最低,选取该含银浓度为后续材料制作浓度。含银GelMA水凝胶的微观形貌为规律的趋于平行线性的条索状结构,孔径为(45±13)μm,且含有银元素。浸没24 h,含银GelMA水凝胶的溶胀率与单纯GelMA水凝胶相近(P>0.05)。复合水凝胶呈无色清亮透明状;其三维结构为规则、均匀的网格状,内部存在细丝网状结构,孔径为(40±21)μm。伤后3 d,复合水凝胶组兔创面可见大量坏死组织及渗出物;纱布对照组兔创面可见散在结痂,亦可见少量坏死组织及渗出物。伤后7 d,复合水凝胶组兔创面已明显缩小,纱布对照组兔出现创面存在与纱布粘连情况。伤后14 d,复合水凝胶组兔创面红润、可见肉芽组织生长;纱布对照组兔创面基底呈苍白色、血运差。伤后21 d,复合水凝胶组兔创面完全愈合,纱布对照组兔创面出现愈合趋势。伤后28 d,复合水凝胶组兔创面部位可见新生毛发,纱布对照组兔仍残存椭圆形创面。伤后7、14、21、28 d,复合水凝胶组兔创面愈合率均明显大于纱布对照组(t值分别为2.24、4.43、7.67、7.69,P<0.05或P<0.01)。
    结论 中浓度GelMA水凝胶在溶胀性、可降解性方面具有良好的理化特性,筛选出的含银GelMA水凝胶具有抑菌活性且载药浓度最低,制得的复合水凝胶可明显缩短兔深Ⅱ度烧伤创面愈合时间。

     

  • 3种浓度甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)冻干材料的氢核磁共振波谱描记图。1A、1B、1C.分别为低浓度GelMA、中浓度GelMA和高浓度GelMA,均在5.63、5.68 ppm处存在连续的波峰Ⅰ,在4.14 ppm处存在波峰Ⅱ

    注:红色箭头指示波峰

    3种浓度甲基丙酸烯酐化明胶(GelMA)水凝胶微观形貌 场发射扫描电子显微镜×600,图中标尺为50 μm。2A.低浓度GelMA水凝胶支架存在疏松、不规则三维空间网状结构;2B.中浓度GelMA水凝胶三维空间网络、孔径大小均较均匀规则;2C.高浓度GelMA水凝胶支架三维空间网状结构致密、层次混乱

    3种不同光交联时间的含银甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶降解12、24、36、48 h的降解剩余率比较

    含不同浓度银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径

    注:GelMA为甲基丙烯酸酐化明胶;横坐标轴下方的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10依次代表从低至高的10种含不同浓度银GelMA水凝胶;与最低浓度含银GelMA水凝胶相比,aP<0.01

    含银甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶微观形貌观察及银元素检测结果。5A.含银GelMA水凝胶为规律的趋于平行线性的条索状结构 场发射扫描电子显微镜×200,图中标尺为50 μm;5B.能谱仪检测结果描记图显示,含银GelMA水凝胶含有银元素

    负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的复合水凝胶敷料成品外观

    不同观察倍数下负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的复合水凝胶微观形貌 场发射扫描电子显微镜。7A.2 000倍放大倍数下复合水凝胶呈规则均匀的网格状,图中标尺为25 μm;7B.10 000倍放大倍数下复合水凝胶内部存在细丝网状结构,图中标尺为5 μm

    2组兔各时间点创面愈合情况比较。8A.伤后3 d,复合水凝胶组创面可见大量坏死组织及渗出物;8B.伤后7 d,复合水凝胶组创面仍可见少量渗出及坏死组织;8C.伤后14 d,复合水凝胶组创面坏死组织减少、痂皮逐渐脱落,创面红润可见肉芽组织生长;8D.伤后21 d,复合水凝胶组创面完全愈合;8E.伤后28 d,复合水凝胶组创面部位可见新生毛发;8F.伤后3 d,纱布对照组创面可见散在结痂,亦可见少量坏死组织及渗出物;8G.伤后7 d,纱布对照组创面出现与纱布粘连情况;8H.伤后14 d,创面基底呈苍白色、血运差,仍有少量渗出物;8I.伤后21 d,纱布对照组创面也出现愈合趋势,创面基底红润;8J.伤后28 d,纱布对照组仍残存椭圆形创面

    注:复合水凝胶指负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶

    表1  2组兔深Ⅱ度烧伤创面各时间点愈合率比较(%,x¯±s

    组别兔数(只)伤后7 d伤后14 d伤后21 d伤后28 d
    复合水凝胶组3034±770±889±6100±3
    纱布对照组3029±1059±1175±888±8
    t2.244.437.677.69
    P0.030<0.001<0.001<0.001
    注:复合水凝胶指负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶;处理因素主效应,F=104.40,P<0.001;时间因素主效应,F=699.50,P<0.001;两者交互作用,F=3.55,P=0.015
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-26
  • 网络出版日期:  2022-08-12
  • 刊出日期:  2022-08-17

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