2. 南通大学公共卫生学院卫生化学教研室;
3. 南京中医药大学;
4. 南通大学附属学院
皮肤是人体最大最重要的器官,当因深度大面积烧伤、外伤或因局部感染引起大面积皮肤缺损时,必须行植皮术来覆盖创面,将创面缩小到最小限度。但当缺损超过总体表面积(Total Body Surface Area,TBSA)30%时,自体供皮就显得不足,需要覆盖临时性创面覆盖物。本实验利用纳米技术研制一种纳米银仿生敷料并将其应用于治疗SD大鼠深Ⅱ度切割伤,并对其使用效果进行评价。因为银的过量吸收会对机体造成损害,所以在观察创面愈合情况的同时用火焰原子吸收法对SD大鼠全血和肝、脑、肾等组织中的痕量银进行测定,以评价该仿生敷料的安全性。
1 材料与方法 1.1 仪器和试剂Nano Scope IIIa原子力显微镜(美国Digital Instrument公司);XL-30 ESEM扫描电子显微镜(荷兰菲利浦公司);Olympus BX51光学显微镜(日本Olympus公司);360MC型原子吸收分光光度计(上海第三分析仪器厂)。磺胺嘧啶银(质量分数为1%,东北制药总厂);壳聚糖(浙江省玉环县化工厂,脱乙酰度>90%);柠檬酸三钠(分析纯)。
1.2 方法 1.2.1 纳米银仿生敷料的制备根据Meisel[1]报道的方法制备纳米银,得到60nm左右的纳米银粒子,另用1%冰醋酸溶解壳聚糖得到1.5%的壳聚糖溶液,过滤后倒入塑料培养皿中烘干成膜,最后将纳米银粒子和壳聚糖膜通过自组装技术得到纳米银仿生敷料。
1.2.2 动物分组56只清洁级体重200g左右的SD大鼠(南通大学实验动物中心)。将42只大鼠经脱毛、麻醉后,用取皮刀在其背部造成10%~13%TBSA,深Ⅱ度切割伤(经病理切片证实)。并随机分为3组,即实验组-纳米银仿生敷料组;对照I组-磺胺嘧啶银暴露保痂组(与自制纳米银仿生敷料比较银的吸收量);对照Ⅱ组一壳聚糖膜组,每组14只。实验组、对照Ⅱ组外覆消毒纱布和不锈钢金属网罩,中途不换药。14只正常未手术的SD大鼠为正常组。
1.3 检测指标 1.3.1 创面愈合每隔3d揭开网罩观察伤口愈合情况,并在创面上取样,常规固定、脱水、包埋、切片、染色后光镜下观察。第10,13d用测量纸测量未愈合的面积,并按下式计算愈合率:创面愈合率(%)=(切割伤面积-未愈面积)/切割伤面积×100%。
1.3.2 组织中痕量银的测定实验组和对照I组在术前及术后2,4,5,7,13和16d眼眶采血保存。术后45d处死SD大鼠,取其肝、脑、肾,用原子吸收分光光谱法测定全血及组织中的痕量银。
1.4 统计分析采用State 7.0软件进行单因素方差分析和多个率的比较。
2 结果 2.1 纳米银仿生敷料的表征用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察可知,纳米银粒子均匀地组装到壳聚糖膜表面。
2.2 创面愈合(表 1)术后第10d,纳米银仿生敷料组创面大部分恢复正常;磺胺嘧啶银暴露保痂组创面未恢复,仍有硬痂,部分大鼠创面有感染;壳聚糖膜组创面恢复情况不均一,部分大鼠恢复较好。另外,从表 1可见,第10,13d愈合率纳米银仿生敷料组均比其他2组高(P<0.01) 。纳米银仿生敷料组平均愈合时间比磺胺嘧啶银暴露保痂组提早3~4d。
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表 1 不同材料愈合率的比较(%,
x±s |
2.3 组织学检查
由术后6d切片可见纳米银仿生敷料组己形成明显而连续的上皮层,并有较多皮脂腺;而磺胺嘧啶银暴露保痂组基本无连续的上皮层形成;壳聚糖膜组形成不连续的上皮层,感染SD大鼠有大量的炎症细胞存在,病理切片结果与实际观察结果接近。
2.4 全血中的银含量(表 2)从表 2可见,纳米银仿生敷料组各个时点血银的含量明显比磺胺嘧啶银暴露保痂组低(P<0.01) ;纳米银仿生敷料组银含量最高,是正常水平的7倍,而磺胺嘧啶银暴露保痂组高达26倍。第13d纳米银仿生敷料组SD大鼠创面恢复时,全血银为(0.11±0.06) μg/g,基本恢复至正常水平,与正常组银含量比,P>0.05,而此时磺胺嘧啶银暴露保痂组SD大鼠创面未恢复,其银含量是正常全血银的5倍(P<0.01) 。
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表 2 不同组别不同时间血银含量(μg/g, x ± s) |
2.5 组织中的银含量(表 3)
正常SD大鼠肝、脑、肾及血中银含量两两比较差异无统计学意义(P>0.05) 。对深Ⅱ度切割伤大鼠使用纳米银仿生敷料和磺胺嘧啶银后,各组织银含量都有不同程度的升高,其中肝银含量升高最多,其次为肾。磺胺嘧啶银暴露保痂组中各组织的银含量明显高于纳米银仿生敷料组,其中磺胺嘧啶银组肝脏中银含量是正常的近100倍,差异有统计学意义(P<0.05) 。
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表 3 不同组别组织中银的含量(μg/g, x ± s) |
3 讨论
在金属纳米材料中,银以其独特的抗菌性能而在医学界得到广泛应用。有研究表明[2],银纳米粒子在所有金属中杀菌活性列第2位,其对12种革兰阴性菌、8种革兰阳性菌、6种霉菌均有作用。它主要是通过阻断细菌内电子传输,增加细菌DNA稳定性从而削弱在细胞内的复制。因此,不存在耐药性。另外,Demling RH等[3]研究发现,单质银能使网状上皮移植片的上皮化率提高40%,因此,市面上出现了一些含纳米银的医用产品,特别是烧伤敷料如Acticoat、Colag8000、深圳安信纳米银敷料[4-8],其以纱布为载体制成抗感染敷料。
本研究将纳米银组装到生物材料壳聚糖表面构建纳米银仿生敷料,将其用于治疗深Ⅱ度切割伤,疗效比单纯壳聚糖膜及磺胺嘧啶银在抗感染和促愈合方面好。纳米银抗菌机制是银离子与酶的-SH基结合形成稳定的硫酸盐,使酶丧失活性而导致病菌死亡,从而达到杀菌的目的[9]。由于纳米银的颗粒非常小,所以使用与磺胺嘧啶银同等量银时,其颗粒接触面扩大,杀菌作用明显增强。
本实验同时对使用该敷料后的安全性进行了评价,可以看到使用纳米银仿生敷料的SD大鼠全血或组织中的银含量均比磺胺嘧啶银暴露保痂组少,且其体内血银含量较早恢复至正常水平。因此,纳米银敷料在银代谢安全性方面比磺胺嘧啶银有较大提高。
另外,纳米银仿生敷料组和磺胺嘧啶银暴露保痂组都是在治疗后先升高后逐渐下降,说明SD大鼠对银的吸收在治疗初期达到高峰以后开始减少,但2组血银含量变化曲线有所不同,磺胺嘧啶银暴露保痂组血银的含量在第4d达到高峰后下降,第4d~第5d下降最多,到第16d血银含量为0.24μg/g是正常血银的3.4倍;而纳米银仿生敷料组血银从第2d~第4d呈下降趋势,到第5d又有所上升,结合文献[4]可能是第3d血银量达到高峰,后又降低,但第4d后血银又上升的原因还不清楚,有待进一步研究。
本实验证实纳米银仿生敷料具有良好的促进伤口愈合和抗感染作用,在临床上有广泛的应用前景。
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