双载药静电纺丝膜的制备及抑菌效果观察

杜凤霞，王月飞，姚淑娟，吕丽艳，刘秀财，张凤娇，郭俊杰，蒋丽艳，王　慧，张　浩

(齐齐哈尔医学院，黑龙江齐齐哈尔 161006)

伤口感染是外科领域较为常见的并发症之一，直接影响患者的伤口愈合和组织修复，严重者甚至危及生命。敷料是治疗伤口感染过程中不可或缺的组成部分。传统敷料只是暂时性的覆盖材料，需要及时更换，工作量大[1]，且在愈合过程中易粘连伤口，造成二次损伤[2]。 针对传统敷料中的不足，近年来许多由新材料、新技术制成的功能更全面的新型伤口敷料研制成功。随着静电纺丝技术的发展， 静电纺丝纳米纤维被越来越多地应用于敷料领域。静电纺丝纳米抗菌敷料具有很高的比表面积，有很好的透气性，可以携载药物，能促进受损皮肤的恢复,减轻患者痛苦，非常适合用作皮肤敷料[3-10]。但将两种药物同时携载于静电纺丝膜上制备成伤口敷料的研究鲜有报道。本试验尝试以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)和海藻酸钠(sodium alginate，SA)为载体，万古霉素和头孢吡肟为模型药物，采用静电纺丝法制备双载药静电纺丝膜，取得了良好的抑菌效果，可促进伤口愈合。

1　材料与方法

1.1　材料

1.1.1菌株质控菌株为金黄色葡萄球菌ATCC25923、大肠埃希菌ATCC44113、铜绿假单胞菌ATCC27853，齐齐哈尔医学院检验实验中心保存菌种。

1.1.2试剂聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、万古霉素及头孢吡肟，上海阿拉丁试剂公司产品；MH培养基，杭州天和微生物试剂有限公司产品。

1.1.3仪器超净工作台，苏州净化设备有限公司产品；电热恒温培养箱，上海跃进医疗器械厂产品；静电纺丝设备，北京永康乐业科技发展有限公司产品。

1.2　方法

1.2.1纺丝溶液的配制称取12 g PVA，以蒸馏水为溶剂，常温下在磁力搅拌器上充分搅拌，直至完全溶解制成120 g/L PVA溶液。称取2 g SA，以蒸馏水为溶剂，常温下在磁力搅拌器上充分搅拌，直至完全溶解制成20 g/L的SA溶液。将配置好的PVA和SA溶液，按照两者体积比为9∶1、8∶2、7∶3、6∶4，充分搅拌均匀，静置。将万古霉素和头孢吡肟以1∶2体积比，总质量分数为50 g/kg加入到配制好的PVA、SA混合溶液中，常温下在磁力搅拌器上搅拌，直至完全溶解。

1.2.2静电纺丝膜制备方法将1.2.1配制的纺丝溶液，取2 mL注射器，以22号金属针头为注射器喷头，吸入纺丝溶液，将注射器放于纺丝装置上，纺丝接收器上贴有铝膜，设置喷头与接收器的距离为15 cm，设置速度为0.08 mm/min，设置高压直流电源输出电压为15 kV，整个静电纺丝过程在室温下进行。8 h后即可在铝膜上收集到静电纺丝膜，在干燥通风处自然晾干，即可从铝膜上将其撕下来。本试验分别纺丝8、10、12 h，对比纺丝时间对试验结果是否有影响。

1.2.3抑菌作用试验 取干燥好的静电纺丝膜，用打孔器制备直径6 mm的圆片备用。取MH培养基，将金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和铜绿假单胞菌接种于培养基上，将静电纺丝膜(8、10、12 h)圆片以无菌操作置于培养基表面，放于恒温培养箱中孵育18 h～24 h，观察其抑菌作用。

2　结果

2.1　喷丝效果

PVA和SA以不同体积比混合配制的纺丝溶液，在纺丝过程中喷丝效果不同,结果见表1。由表1可知，SA含量高时喷丝不稳定，并且有大量液滴流出；当PVA和SA体积比为9∶1、8∶2、7∶3时喷丝稳定，但体积比为7∶3时,喷丝同时伴有液滴流出，而且喷丝有分股现象；PVA含量越高，喷丝效果越好，当PVA和SA体积比为9∶1和8∶2时喷丝无液滴流出，且喷丝稳定，无分股现象。考虑SA的吸收伤口渗出液作用，应尽量增大SA含量，因此确定PVA和SA的最佳体积比为8∶2。

表1　PVA和SA不同体积比的纺丝结果

2.2　抑菌结果

本试验分别检测了静电纺丝膜对伤口感染比较常见的金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和铜绿假单胞菌的抑制作用，测得的抑菌环直径见表2。由表2可知，本试验检测的3种伤口感染的常见病原菌周围的抑菌圈直径与万古霉素、头孢吡肟的敏感标准相比较，P<0.05，说明3种细菌对制备的静电纺丝膜(8 h)均为敏感，本试验制备的静电纺丝膜具有较强的抗菌作用。

2.3　纺丝时间对于抑菌效果的影响

将本试验制备的8、10、12 h 3种静电纺丝膜分别作用于伤口感染常见的3种细菌，37℃孵育18 h～24 h，结果见图1。由图1可知，不同纺丝时间制备的静电纺丝膜对3种细菌的抑制作用无明显差异。

表2　静电纺丝膜对细菌作用的抑菌圈直径

A.金黄色葡萄球菌;B.大肠埃希菌;C.铜绿假单胞菌；1.8 h;2.10 h;3.12 h

A.Staphylococcusaureus;B.Escherichiacoli;C.Pseudomonasaeruginosa；1.8 h;2.10 h;3.12 h

图1不同纺丝时间的膜对细菌的抑制作用

Fig.1Inhibitory effect of membranes with different spinning time on bacteria

3　讨论

载体材料PVA是一种无毒、无刺激性的亲水性高聚物，具有良好的生物亲和性、成膜性和生物降解性[11]。SA具有无毒、良好的生物降解性和相容性[12]。本试验考察了PVA和SA在不同体积比条件下进行纺丝的效果，说明纺丝溶液的黏度直接决定了纺丝的效果，若溶液浓度不够，喷丝时不稳定并且有液滴流出，喷出的丝还会有分股现象。本试验通过对3种伤口常见病原菌的抑菌作用试验，证实了本试验条件下制备的静电纺丝膜具有良好的抗菌作用，同时证实了不同纺丝时间对细菌的抑制作用并没有显著差别。本试验首次将万古霉素和头孢吡肟同时携载于纺丝液中进行纺丝，其抑菌效果明显，可作为有效的伤口敷料，在新型伤口敷料方面具有广阔的应用前景。