基于慢性伤口治疗的细菌纤维素复合材料的构建及其血管生成活性研究

Chronic wounds are one of the major diseases that affect human health. Stimulating the angiogenesis in chronic wounds to ensure sufficient blood supply is the key to promote the healing of the wounds. In recent years, more and more researchers try to modify and composite the bacterial cellulose (BC) for the repair and healing of skin wounds. As for chronic wounds healing, it is critical whether the BC composites can stimulate the angiogenesis. This project aims to prepare a kind of multifunctional BC/silk fibroin (or gelatin or hyaluronan)/nano-copper through chemical and physical modifications. And then investigates the effects of BC/silk fibroin (or gelatin or hyaluronan)/nano-copper on proliferation, migration and functional protein expression of human dermal fibroblasts and human keratinocytes and the effects on tube formation ability of human umbilical vein endothelial cells. After that, the best composition proportions for the proliferation, migration and differentiation of skin cells should be achieved and then in vivo experiments should be conducted. The in vivo angiogenesis during the healing of chronic wounds should be investigated to disclose the bioactivity of BC composites in angiogenesis. These studies will help to provide an important basis for the application of BC composites in chronic wound healing.

慢性伤口是影响人类健康的一大重要病症，促进慢性伤口的血管生成以保证足够的供血对其愈合极为关键。近年来，将细菌纤维素（BC）改性复合应用于皮肤组织创伤修复成为研究的一个热点。而BC基复合材料能否促进慢性伤口的血管生成是慢性伤口修复的关键问题。本项目拟通过化学改性和溶液浸渍的方法，制备一种多功能BC/丝素蛋白（或明胶或透明质酸）/纳米铜复合材料。研究该材料对人真皮成纤维细胞、角质细胞增殖、迁移和功能性蛋白表达的影响，以及该材料对人脐静脉内皮细胞增殖、迁移和萌芽的影响。筛选出对皮肤细胞增殖、迁移和分化效果最佳的成分配比，进行动物慢性伤口愈合实验。研究伤口愈合过程中血管生成情况，以阐明BC复合材料对血管生成活性的影响。该项目取得的研究结果可以直接为BC基复合材料在慢性伤口治疗方面提供应用基础。

慢性伤口是影响人类健康的一大重要病症，慢性伤口经常伴随着伤口感染。细菌纤维素是一种通过微生物发酵合成的天然生物高聚物，具有独特的物理化学和生物学性能，例如超细的纳米纤维网络结构、高结晶度、高吸水和保水性、高抗张强度和弹性模量、良好的生物相容性。因此将细菌纤维素（BC）应用于慢性伤口治疗成为研究的一个热点。然而BC本身不具备抗菌性，不能提供伤口愈合的营养物质，因而需要对其进行复合改性，以改善相关性能。.本项目分别通过化学接枝改性、原位聚合和溶液浸渍的方法，制备了3-氨基丙基三乙氧基硅（APTES）接枝的BC复合材料、BC/纳米铜（Cu）、BC/聚多巴胺（PDA）/纳米银（Ag）、BC/单宁酸（TA）/Mg2+、BC/大豆分离蛋白复合材料，并且对材料的表面形貌、化学成分、热力学稳定性等性能进行了表征。研究了APTES接枝的BC复合材料、BC/Cu、BC/PDA/Ag和BC/TA/Mg2+复合材料的抗菌性能及细胞相容性。此外，研究了BC/大豆分离蛋白对人真皮成纤维细胞贴附、增殖和功能性蛋白表达的影响，并探究了其促进兔全层皮肤缺损伤口愈合的效果。.实验结果表明，APTES接枝的BC、BC/Cu、BC/PDA/Ag和BC/TA/Mg2+四类复合材料对创面感染常见的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有良好的抑制作用。并且，BC/Cu和BC/PDA/Ag材料具备长久抗菌的效果。APTES接枝的BC材料、BC/Cu、BC/PDA/Ag、BC/TA/Mg2+复合材料的浸提液对人真皮成纤维细胞（NHDF）或小鼠成纤维细胞（L929）无明显毒性。BC/大豆分离蛋白复合材料能促进NHDF的增殖和I型胶原表达。相比于纱布和纯BC，BC/大豆分离蛋白复合材料能显著促进兔皮肤伤口愈合。.该项目取得的研究结果可以为BC基复合材料在慢性伤口治疗方面提供参考。