一种负载溶酶菌的聚氨酯材料制备及应用效果

张敏，赵威

摘要：针对目前创面愈合材料抗菌性能差的问题，提出一种负载溶酶菌的聚氨酯（PU）材料的制备，并对抗菌材料性能进行研究。试验结果表明，选择相对湿度为25%的PU材料为基底，质量浓度为10 mg/mL的溶酶菌制备的复合材料性能最佳，此时PU/DA-10%Ng的水接触角为45°，溶菌酶前10 d的总释放率为42%，对药物具备滞留和缓释特性，与细菌共同培养后，能有效抑制细菌的生长，表现出良好的抗菌性、药物缓释型和亲水性。

关键词：抗菌材料；抗菌性能；溶酶菌；聚氨酯材料

中图分类号：TQ460文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）12-0088-04

Preparation and application effect of a polyurethane material loaded with lysobacteria

ZHANG Min1，ZHAO Wei2

（1.Shangluo Vocational and Technical College，Shangluo 726000，Shaanxi China；2.Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi China）

Abstract：In view of the poor antibacterial performance of wound healing materials，a polyurethane （PU） material loaded with lysozyme was proposed，and the properties of antibacterial materials were studied.The test results showed that the composite material prepared with PU material with humidity of 25% and lysozyme bacteria with concentration of 10mg/ml had the best performance.At this time，the water contact angle of PU/DA-10%Ng was 45°，and the total release rate of lysozyme in the first 10 days was 42%，which had the characteristics of drug retention and sustained release.After co-culture with bacteria，it effectively inhibited the growth of bacteria，and exhibited good antibacterial，sustained-release drug and hydrophilicity.

Key words：antibacterial materials; antibacterial properties;lysozyme;polyurethane material

治療糖尿病足伤口创面用的各类材料对抗菌性有很高的抗菌要求，传统干敷料对伤口愈合没有促进作用，同时还可能受到细菌的感染，因此需要对传统敷料进行改性。对此，部分学者也进行了很多研究，如以银离子湿敷料为研究对象，对糖尿病足的情况进行改善[1-2]。以敷料基底材料为研究对象，研究了双层丝素制备的聚氨酯薄膜作为敷料基底的优势[3]。从抗菌性能出发，研究了增强敷料抗菌性的方法[4-5]。以上研究为糖尿病足敷料的研究提供了参考，但制备的材料综合性能还有提升的空间。基于此，试验对以上研究进行总结，采用文献[6]的方法制备了一种综合性能良好的抗菌材料，为糖尿病足治疗材料的选择提供参考。

1材料与方法

1.1材料与设备

主要材料：磷酸盐缓冲液（PBS）磷酸盐粉剂（分析纯），跃腾生物技术；溶酶菌（生物纯），萍聚生物科技；三羟甲基氨基甲烷盐酸盐（Tris-HCl） （分析纯），远达新材料；聚氨酯材料（标准品），泓润环保科技。

主要设备：SK-R1807-S型翘板摇床（信钰仪器）；YZG-600型真空干燥箱（升溢干燥设备）；JSM-IT800型场发射扫描电子显微镜（思耐达精密仪器）；SDC-100型接触角测量仪（华世通精密仪器）；YCS-50AF型水浴恒温振荡器（捷呈实验仪器）。

溶液的配制：PBS缓冲液，在1 000 mL蒸馏水中放入1袋PBS磷酸盐粉剂，混匀后通过高压蒸汽灭菌处理，然后4 ℃低温储存。

Tris-HCl溶液配制：在600 mL去离子水中倒入4 mL浓度为1.5 mol/L的Tris-HCl，摇匀后调节pH值至8.5，备用。

1.2试验方法

1.2.1PU/DA的制备

（1）在5 mL的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐（Tris-HCl）溶液中溶入10 mg多巴胺（DA）；

（2）将经过预处理，直径为6 mm 和 15 mm 的圆片层结构的PU材料放入制备的盐酸多巴胺溶液中浸泡。在SK-R1807-S型翘板摇床的作用下摇晃聚合，摇晃频率和浸泡时间分别为15次/min和16 h，聚合反应结束后得到PU/DA。

1.2.2PU/DA-LYS的制备

（1）分别配制质量浓度为5、10 mg/mL的溶菌酶（以下简称Ng）溶液备用；

（2）取出PU/DA材料，用流动的去离子水对材料进行冲洗，冲洗次数为3次。将洗净的PU/DA材料分别浸入不同质量浓度的溶酶菌溶液中，继续置于翘板摇床中低速摇晃，摇晃频率和时间分别为15次/min和18 h；

（3）反应结束后，用去离子水冲洗3次，然后置于YZG-600型真空干燥箱内真空烘干，烘干温度为37 ℃，根据溶酶菌质量浓度分别编号为PU/DA-5%Ng和 PU/DA-10%Ng。

1.3性能测试

1.3.1吸水、保湿性能测试

将待测材料置于模拟伤口溶液中，使其进行自然吸水至饱和。在吸水过程中，每隔一段时间取出材料进行称重，材料质量不发生改变即可认为材料已经达到吸水饱和状态。材料湿度表达式为[7] ：

材料湿度=（WX-W0）/WS×100％ （1）

式中：WS 、WX 、W0 为水饱和时、特定时间、材料原始质量。

1.3.2亲水性表征

通过S接触角测量仪测定材料表面水接触角，对材料的亲水性能进行表征。

1.3.3材料载药量和药物释放量测试

载药量和药物释放量表达式为[9]：

载药量=（Wt-C1×V1）/Wm×100%  （2）

药物释放率=We/Wm×100%（3）

式中：Wt、Wm分别为溶解药物、药物载体总质量；C1、V1分别为残余药物浓度和体积；We为溶菌酶的总释放量。

1.4抗菌试验

1.4.1细菌培养

提前培养并将细菌溶液稀释至OD600值约为0.07，然后在24孔板的孔洞中放入共计500 μL细菌悬浮液，然后将待测材料放入细菌悬浮液孔洞中浸泡，使得细菌悬浊液与待测材料充分接触。在YCS-50AF型水浴恒温振荡器的作用下进行振震荡培养，培养温度、时间和转速为37 ℃，1 d和50 r/min。利用酶标仪测定 600 nm 处的溶液吸光度值[10-15]。

1.4.2标准平板计数

通过PBS缓冲液对细菌稀释至105倍，然后在营养琼脂板上均匀涂上25 μL稀释后细菌溶液，置于培养箱中进行培养，培养温度和时间分别为37 ℃和18 h，通过菌落计数器对菌落数进行评估。

2结果与讨论

2.1PU材料特性

2.1.1保湿性试验结果

保湿性试验结果如图1所示。

由图1可知，PU材料具备一定的吸水性，在4 h内即可的快速达到平衡保湿状态。这是因为PU的物理结构为半透膜结构，这种特殊结构具备一定的平衡保湿性能，以该材料作为皮肤组织伤口处理材料的基底，能使伤口处理材料具备水分的吸收和蒸发的平衡能力。

2.1.2PU湿度优化

通过对小鼠创面愈合情况进行表征，验证PU材料湿度的影响，结果如图2所示。

由图2可知，不同湿度处理的小鼠创面，随时间的变化均有不同程度的愈合。当PU材料的初始湿度为25%时，对小鼠伤口的作用更优，这说明此湿度为PU基底材料的较佳湿度，能有效促进伤口愈合。在后续试验中，选择PU湿度为25%。

2.2亲水性测试

随多巴胺和溶菌酶改性程度的增加，其親水性测试结果如图3所示。

由图3可知，随多巴胺和溶菌酶改性程度的增加，材料的水接触角下降的越明显。其中 PU/DA-10%Ng的水接触角最低，为45°，这说明经过改性后，材料的亲水性能明显增加。

2.3载药量和药物释放量

载药量和药物释放量测试结果如图4所示。

由图4可知，在1～10 d的试验过程中，溶菌酶持续释放，这说明制备的PU/DA-LYS10材料具有持续药物释放的能力和一定的抗菌活力。同时，从溶菌酶药物释放规律可以发现，溶菌酶在第1 d时大量释放，随释放时间的增加，单天释放量逐渐降低。经过计算后，溶菌酶前10 d的释放率为42%，说明PU对药物具有滞留和缓释特性;这因为PU物理结构为3层不同尺寸的孔结构，可根据孔大小对药物的释放进行控制[13]。同时，这种特殊结构对吸收和储存渗出物有积极的作用。

2.4体外抗菌性能结果

体外抗菌性能测试结果如图5所示;材料与细菌培养的定量分析结果如图6所示。

由图5可知，PU组和PU/DA组与细菌溶液一起孵育1 d后，吸光度值与对照组较为接近，这说明未负载溶酶菌的PU及其改性材料对细菌的生长几乎没有抑制作用。而PU/DA-Ng材料与细菌溶液共同孵育1 d后，吸光度值明显下降，且随PU/DA-Ng中溶酶菌负载量的增加，下降程度越大。这说明负载了溶酶菌的PU材料广谱抗菌活性良好，且抗菌活性受溶酶菌质量浓度的影响，溶酶菌质量浓度越高，抗菌活性越好。但有文献表明，溶酶菌浓度过高， 可能造成一些细胞毒性，对伤口的愈合反而会产生不利影响[14-15]。因此，溶酶菌适宜质量浓度为10 mg/mL 。

由图6可知，菌落定量分析结果与吸光度值结果基本一致，与PU/DA-Ng一起培养的细菌菌落数最低。这也说明PU/DA-Ng材料具备良好的抑菌性。对比图6（a）、（b）可知，PU/DA-Ng材料对金黄色葡萄球菌的抑制作用明显优于大肠杆菌，这说明PU/DA-Ng材料对革兰染色阳性细菌的抑制效果更好。

2.5创面护理后的抗菌性评价

为进一步表征材料的抗菌效果，经护理后取3 d和7 d伤口的分泌物进行细菌培养，结果如图7所示。

由图7可知，对照组检测到有细菌量，但空白组细菌量为0，这说明成功建立细菌感染模型，且试验过程中保持良好的无菌原则。PU/DA-10%Ng材料与无菌空白对照组的细菌数量无显著差别，这说明该材料具备良好的抗菌性能，且不与活体自身免疫发生冲突，这与体外抗菌试验的结果一致。

3结语

（1）PU材料具有很好的平衡保湿性能，可作为抗菌材料的基底材料使用，当PU湿度为25%时，对伤口的促愈合性能较佳；

（2）随PU表面堆积的溶酶菌粒子的增加，复合材料的亲水性能随之增加，PU/DA-10%Ng的水接触角为45°；

（3）溶菌酶药物释放为第1 d大量释放，然后单天释放量逐渐降低。经过计算后，溶菌酶前10 d的总释放率为42%，对药物具备滞留和缓释特性；

（4）PU/DA-Ng材料具备良好的抗菌活性，能有效抑制细菌的生长；

（5）创面抗菌效果结果表明，制备的PU/DA-Ng材料表现出良好的抗菌性能。

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