本技术涉及一种超声激活的抗菌纤维创面修复材料,该材料包含钛酸钡(BTO)和液态金属(GaIn)的复合材料,具有超声响应性,能有效对抗创面细菌感染。
背景技术
皮肤是人体的第一道防线,是抵御外部损坏和内部失水。当皮肤的完整性被破坏时,病原体会侵入人体,导致各种并发症,包括疼痛、出血、,炎症、感染、长期愈合和瘢痕形成。此外,严重致病如果没有良好的临床管理,感染和长期炎症将不可避免地导致慢性停滞性伤口,通常无法通过正常阶段进展治愈并给患病患者带来严重痛苦。据报道,纳米纤维膜可以通过促进细胞粘附和增殖来作为加速伤口愈合的优秀敷料平台。静电纺丝是一种简单、通用且成本效益高的方法,可以生产具有可控成分和微观结构、大比表面积、高孔隙率、优异的机械性能和模拟细胞外基质的能力的纳米纤维膜。作为伤口敷料,电纺纳米纤维膜不仅可以提供防止细菌渗透和生物膜形成的物理屏障,还可以促进伤口愈合所需的细胞粘附、增殖和气体交换。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)是一种经美国食品药品监督管理局批准的共聚物,被认为是由于其生物降解性和生物相容性,它是最具吸引力的生物材料。静电纺PLGA纤维膜已被证明可以支持许多植物的生长细胞类型,包括内皮细胞、成纤维细胞、软骨细胞和骨细胞。纤维电纺膜中的结构类似于天然细胞外基质中的结构,其中高微孔和高比表面积为细胞粘附和氧气提供了良好的场所。PLGA因其可生物降解性和相对较低的成本而被广泛用作静电纺丝的原料,特别是在伤口敷料领域,因为它具有生物相容性和优异的机械性能。因此,它们是慢性伤口敷料的理想选择。然而,单独的PLGA膜无法直接杀死接触的细菌,因此需要对其进行相应的改性。声动力治疗作为一种新型的治疗方式,因其高时空选择性、深组织穿透能力和非侵入性,以及不会引起细菌耐药性而受到广泛地关注,使其成为治疗相关微生物感染的潜在有效手段。同光动力治疗原理类似但并不相同,在超声产生的周期性机械应力作用下,声敏剂发生形变产生压电表面电势,压电表面电势会诱导声敏剂内部载流子极化分离,与周围含氧物质反应释放活性氧(ROS),对细胞成分造成氧化损伤,攻击细菌中的多个靶点,如细胞膜、呼吸酶、蛋白质、DNA等。在各种压电材料中,钛酸钡(BTO)因其高压电性能、环保性和结构简单性而成为经典材料。然而,由于BTO本身的压电性能较弱和其窄带隙会限制极化载流子的高效分离,导致ROS较低的生成产率,不能到达令人满意的细菌清除效果。在此前的研究中,通过与金属构建复合材料已被证明能够促进界面电荷的重组,从而在界面上实现有效的电荷分离,从而使其成为改善BTO声动力抗菌性能的一种潜在策略。研究表明,镓铟合金(GaIn)因其高导电性、大比表面积和出色的生物相容性,成为一种很有前途的材料。因此,构建BTO/GaIn复合材料有望在对抗细菌感染治疗中达到令人满意的治疗效果。在这里,本发明通过溶剂热法制备BTO/GaIn复合材料。通过表面旋涂技术将BTO/GaIn负载到静电纺丝PLGA膜表面。在超声作用下,BTO能带发生偏移,同时产生压电表面电势驱驶载流子分离,此时GaIn因其高导电性发挥高效的电荷分离能力,实现跨空间载流子的高效分离,从而促使ROS爆发式生成,实现快速清除细菌感染。
实现思路