一种用于生物膜清除的纳米纤维复合贴片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生物膜清除的纳米纤维复合贴片及其制备方法，纳米纤维复合贴片包括微针阵列和释氧型纤维膜，微针针体与释氧型纤维膜连接；微针阵列为水溶性的，微针阵列中负载有EPS破坏剂；释氧型纤维膜由纤维膜和粘附在纤维膜上的微藻组成；纳米纤维复合贴片的制备方法为：(1)制备微藻培养液；(2)制备纤维膜；(3)将纤维膜浸泡到微藻培养液中；(4)将EPS破坏剂加入生物相容性高分子水溶液中，混合均匀，再将混合溶液浇筑到微针模板上，使溶液充分填充微针空腔；(5)制备纳米纤维复合贴片。本发明专利技术解决了频繁更换敷料的问题，且纳米纤维复合贴片在激光照射后对于伤口处生物膜的清除率为95％以上。率为95％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生物膜清除的纳米纤维复合贴片及其制备方法


[0001]本专利技术属于医用敷料
，涉及一种用于生物膜清除的纳米纤维复合贴片及其制备方法。

技术介绍

[0002]细菌生物膜是细菌通过自身分泌的胞外聚合物粘附在物体接触面上而形成含有多细胞的三维结构群体，由细菌生物膜引发的感染是医疗卫生领域中的一个十分具有挑战性的问题。定植在伤口处的细菌生物膜通过不断与宿主免疫系统的成分(包括嗜中性粒细胞，巨噬细胞和炎性细胞因子)相互作用来促进长期炎症，导致伤口在炎症阶段停滞不前，进而导致愈合无法在一个月内完成，给患者带来痛苦和经济负担。
[0003]生物膜由细菌及其自身分泌的胞外聚合物(extra
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cellular polymeric substances，EPS)组成，EPS包围并保护细胞，其主要成分包含多糖、蛋白质、脂质和细胞外DNA等，是细菌生存的直接环境。EPS为细菌提供了天然的保护屏障，使常规疗法难以有效作用于细菌内部，是生物膜难以清除的重要原因。因此迫切需要开发能破坏生物膜屏障结构的方法，以提高治疗效果，对抗生物膜相关感染。同时细菌生物膜通过不断消耗组织中的氧气形成缺氧的微环境，不仅是细菌产生耐药性的重要原因之一，还会影响伤口处细胞增殖、新生血管生成、胶原合成等修复活动，阻碍伤口愈合进程。
[0004]在目前的生物膜治疗方法中，光动力疗法由于不会产生耐药性引发了研究者的关注。光动力疗法通过使用特定波长的光激发光敏剂将能量传递给氧气并产生高活性的单线态氧，对细菌细胞产生超强氧化反应使之失活。目前常用的光敏剂分子具有稳定性差，易发生团聚减弱其光敏活性的缺点，同时光敏剂尽管在黑暗条件下具有良好的生物相容性和安全性，一旦暴露光照下，仍然会给正常细胞和组织带来一定程度的损伤，影响了光动力疗法的治疗效果。微藻是一类单细胞真核或原核生物，由脂质、蛋白质、核酸和碳水化合物组成。微藻中的叶绿素具有二氢卟吩母环结构，可作为天然光敏剂用于光动力消除细菌。同时微藻光合效率高，在光源下可持续释氧，其产氧量是无机催化产氧的三倍。微藻常用作功能性食品或保健品，作为伤口敷料中的释氧以及光敏材料具有良好的体内安全性和生物相容性，具有极大的应用潜力。
[0005]目前将微藻用于产氧的研究主要是将微藻包封在水凝胶中来促进微藻的粘附，但CO2在水中溶解度低，且藻细胞密度较大，因此水凝胶中的CO2浓度通常不能满足微藻光合作用的需求，水凝胶中的微藻会随着时间推移而导致生物质损失，最终影响细胞生存能力。因此水凝胶微藻敷料通常1～3天就需要及时更换，以保证治疗效果。但在实际应用过程中，频繁的敷料更换不仅会对患者带来痛苦和麻烦，敷料更换过程中伤口也面临再次感染的风险，因此延长敷料的使用周期、解决治疗过程中需要频繁更换敷料的问题是十分迫切的。同时由于水凝胶敷料中传质阻力大，微藻产生的氧气以及活性氧不能有效地释放到感染部位，也会影响光动力的作用效果。由于光动力疗法释放的ROS作用靶点主要是细菌细胞膜上的脂质、以及细胞内的DNA等成分，EPS的屏障会使ROS无法有效地作用到细菌细胞上，减弱
了光动力疗法的治疗效果，因此为了达到更好的生物膜清除效果，需要协同作用破坏EPS屏障，暴露出内部的细菌。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于生物膜清除的纳米纤维复合贴片及其制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种释氧型纳米纤维复合贴片，包括微针阵列和释氧型纳米纤维膜，微针的针体与释氧型纳米纤维膜连接；
[0009]微针阵列为水溶性的，微针阵列中负载有EPS破坏剂，可以深入破坏EPS，暴露生物膜内部的细菌；
[0010]释氧型纳米纤维膜由纳米纤维膜和粘附在纳米纤维膜上的微藻组成，且微藻负载量＞5
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106细胞/cm2；
[0011]纳米纤维膜的孔隙率为70％～90％，孔道曲折度小于1.5(孔道曲折度主要反应纤维膜内部的孔道弯曲性、连通性以及复杂程度，曲折度越小，说明内部孔道结构越简单，气体、水分等传递的阻力就越小)，孔径为0.8～2μm，有利于气体交换和营养物质运输。
[0012]作为优选的技术方案：
[0013]如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，微针针体呈圆锥形，高为600～900μm，底部直径为200～400μm。
[0014]如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，微针阵列为10
×
10方形阵列，微针阵列中相邻微针针尖间距为500～700μm。
[0015]如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，微藻为莱茵衣藻、蛋白核小球藻、普通小球藻、椭圆小球藻、雨生红球藻、杜氏盐藻、聚球藻、小球衣藻、裸藻或螺旋藻；
[0016]EPS破坏剂为α
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淀粉酶、蛋白酶K、胰蛋白酶、α
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胰凝乳蛋白酶、脱氧核糖核酸酶、分散素B、抗菌肽Hepcidin
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20和柠檬酸两性离子表面活性剂的一种以上。
[0017]本专利技术还提供如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)将微藻接种到培养基中，在光照培养箱中培养得到处于指数生长期的微藻培养液；
[0019](2)采用静电纺丝方法制备纳米纤维膜；
[0020](3)将纳米纤维膜浸泡到处于指数生长期的微藻培养液中进行处理3～10天，使藻类细胞充分附着在纳米纤维膜上；
[0021](4)将EPS破坏剂加入生物相容性高分子水溶液中，得到均匀的混合溶液，之后将混合溶液浇筑到微针模板上，使微针尖端空腔覆盖完全，在真空环境下保持10～20min使混合溶液充分填充微针空腔；
[0022](5)将步骤(3)浸泡处理后的纳米纤维膜置于步骤(4)的微针模板上并在室温下干燥10～14h，待微针完全干燥后从微针模板中分离得到释氧型纳米纤维复合贴片。
[0023]作为优选的技术方案：
[0024]如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片的制备方法，步骤(1)中培养基为BG11
培养基、TAP培养基、SE培养基、F/2培养基、HUT培养基或SP培养基(不同的微藻有相对应的培养基，例如莱茵衣藻使用TAP或SE培养基，蛋白核小球藻使用BG11培养基或SE培养基，普通小球藻使用BG11培养基，椭圆小球藻使用BG11培养基，雨生红球藻使用BG11培养基，杜氏盐藻使用F/2培养基，聚球藻使用BG11培养基，小球衣藻使用SE培养基，裸藻使用HUT培养基，螺旋藻使用SP培养基)，培养温度为20～37℃，光照强度1000～4000Lux(勒克斯)，光照周期为每天12～14h光照处理，10～12h黑暗处理。
[0025]如上所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片的制备方法，步骤(2)中纳米纤维膜的材质为壳聚糖、聚乳酸、明胶、聚己内酯、丝素蛋白、聚丁二酸丁二醇酯、聚氨酯、聚乳酸
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羟基乙酸共聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种释氧型纳米纤维复合贴片，其特征在于：包括微针阵列和释氧型纳米纤维膜，微针的针体与释氧型纳米纤维膜连接；微针阵列为水溶性的，微针阵列中负载有EPS破坏剂；释氧型纳米纤维膜由纳米纤维膜和粘附在纳米纤维膜上的微藻组成，且微藻负载量＞5
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106细胞/cm2；纳米纤维膜的孔隙率为70％～90％，孔道曲折度小于1.5，孔径为0.8～2μm。2.根据权利要求1所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，其特征在于，微针针体呈圆锥形，高为600～900μm，底部直径为200～400μm。3.根据权利要求2所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，其特征在于，微针阵列为10
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10方形阵列，微针阵列中相邻微针针尖间距为500～700μm。4.根据权利要求1所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片，其特征在于，微藻为莱茵衣藻、蛋白核小球藻、普通小球藻、椭圆小球藻、雨生红球藻、杜氏盐藻、聚球藻、小球衣藻、裸藻或螺旋藻；EPS破坏剂为α
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淀粉酶、蛋白酶K、胰蛋白酶、α
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胰凝乳蛋白酶、脱氧核糖核酸酶、分散素B、抗菌肽Hepcidin
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20和柠檬酸两性离子表面活性剂的一种以上。5.如权利要求1～4任一项所述的一种释氧型纳米纤维复合贴片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将微藻接种到培养基中，在光照培养箱中培养得到处于指数生长期的微藻培养液；(2)采用静电纺丝方法制备纳米纤维膜；(3)将纳米纤维膜浸泡到处于指数生长期的微藻培养液中进行处理3～10天；(4)将EPS破坏剂加入生物相容性高分子水溶液中，得到均匀的混合溶液，之后将混合溶液浇筑到微针模板上，使微针尖端空腔覆盖完全，在真空环境下保持10～20min使混合溶液充分填充微针空腔；(5)将步骤(3)浸泡处理后的纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦，赵树颖，唐丽琴，王璐，王富军，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：