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一种利用静电纺丝技术制备的高性能人造皮肤

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-04-12  来源:高分子科学前沿、纺织导报  浏览次数:112
核心提示:皮肤作为人类外在的保护屏障,在保护身体免受疾病和意外伤害方面发挥着重要作用。然而,外部因素如感染和炎症,会对皮肤造成严
      皮肤作为人类外在的保护屏障,在保护身体免受疾病和意外伤害方面发挥着重要作用。然而,外部因素如感染和炎症,会对皮肤造成严重的组织损伤,进而导致持续的慢性创伤。快速的伤口愈合以及创建细胞增殖的软环境对于避免进一步的并发症和慢性感染至关重要。研制加速伤口愈合的人造皮肤一直是组织工程的前沿课题之一。目前人造皮肤的研究主要集中在利用多种材料的优势组合来实现功能上的互补,所以开发具有多功能的人造皮肤成为研究热点。
      近期,南京工业大学化工学院与福建农林大学研究团队合作,利用静电纺丝技术制备了一种无机/有机复合的高性能人造皮肤。
      首先,在微流控芯片的作用下,研究人员将生物活性玻璃Bioactive glass)和沸石咪唑骨架(ZIF-8)原位分散到PCL/PVA基质的人造皮肤中。在制备过程中,带负电荷的BG和带正电荷ZIF-8通过静电吸引自发地排列在纳米纤维表面上,形成类似于葫芦串的纤维结构。
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      纤维膜和ZIF-8的高比表面积和高孔隙率有利于细胞的增殖、粘附和迁移。受益于BG中钙、硅离子的缓慢释放,人造皮肤表现出促进生长因子和皮肤再生特性。与此同时,BG提高了人造皮肤的亲水性,为细胞粘附增殖提供了理想的微环境。
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      此外,ZIF-8释放适量的活性锌离子,为人造皮肤提供了高效的抗菌性能。静电纺丝和微流控芯片进行耦合,可充分发挥BG与ZIF-8之间的协同效应,从而使得人造皮肤的机械强度,抗菌性和愈合率大幅度提高。PCL/PVA@BG/ZIF-8人造皮肤具有较高的拉伸强度(26MPa)和抗菌性能(对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别达到89.64% 和78.8%)。
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      更重要的是,PCL/PVA@BG/ZIF-8(质量分数1%)组的伤口收缩率为95%,12天内的肉芽生长厚度为2.2 mm,均优于未负载BG/ZIF-8的人造皮肤。
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      该研究以多材料优势组合实现功能互补的方法为人造皮肤的进一步设计提供了有效途径。相关成果以“Versatile Bioactive Glass/Zeolitic Imidazolate framework-8-based Skin Scaffolds toward High-Performance Wound Healing”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
 
 
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