《AFM》原位快速自凝胶凝集粉末!
本文的导言部分首要强调了安排损害后的大出血和创伤感染是导致逝世的根本原因,因而开发快速有用的止血战略以及铲除细菌感染、促进创伤愈合的资料至关重要。粘附性水凝胶作为一种有远景的生物粘合剂,可用于药物载体、创伤敷料、止血资料等,但现在市场上的医用粘合剂(如根据聚合物的水凝胶、氰基丙烯酸酯衍生物、纤维蛋白胶和醛基安排粘合剂)存在机械功用差、粘附力缺少、可能会发生毒性副产物、缺少抗菌活性及批次间差异大等问题。特别有必要留意一下的是,生物安排外表的体液会构成界面水化层,阻止水凝胶与安排的严密触摸,下降粘附作用。受海洋生物(如贻贝和沙堡蠕虫)经过液-液相别离(LLPS)构成粘附性凝集层以完成水下强粘附的启示,研讨者提出运用富含儿茶酚结构的天然分子(如单宁酸TA)来模仿该进程。TA不只可供给粘附位点,还具有优异才能的抗氧化和抗菌功用,且已被FDA同意用于医药范畴。因而,本研讨旨在开发一种根据TA、壳聚糖(CS)和聚乙二醇(PEG)的多功用凝集层粉末(TCP粉末),该粉末能快速吸水自凝胶化,构成强湿粘附,具有杰出的止血和促进创伤愈合才能,并兼具制备简洁、可大规划出产、长时刻贮存等优势,为安排再生范畴供给了一种新式生物粘合剂处理计划。
![]()
计划一:凝集体粉末(TCP粉末)能吸水并快速转化为具有止血、抗菌和抗氧化特性的强效粘性凝胶。经过与生物活性物质(富血小板血浆PRP和DFO)结合,这种多功用TCP粉末可促进各类创面愈合。A)TCP凝集体粉末的制备流程及其自凝特性与临床运用优势示意图。B) TCP粉末经过吸收血液转化为强效粘性水凝胶,完成快速止血,在猪模型的颈动脉、肝脏及脾脏出血中均展现明显作用。C)选用含DFO的PRP溶液对TCP粉末进行凝胶化处理,可获得兼具抗菌、抗氧化和血管再生功用的新式多功用凝胶(DP@TCP凝胶),能明显加快三种不一样创面的修正进程。本图由作。
![]()
图1 TCP共凝集物衍生凝胶的制备及其构成机制。A)TCP共凝集物衍生水凝胶的制备进程及特性。B)不同组分混合构成的共凝集物的外观。C)对应共凝集物的剪切储能模量G′和剪切损耗模量G″。D)对应共凝集物的粘度。E)图画显现TCP具有强粘附性和拉伸功用。F) TCP可提起500克重物。G)TP与TCP在猪皮上的均匀粘附强度(n = 5)。H)TP与TCP的爆炸压力(n = 3)。I)典型光学显微镜图画及相片展现TCP共凝集物衍生凝胶的构成进程,箭头指示堆积的共凝集物凝胶。J)TCP共凝集物衍生凝胶的典型光学显微镜图画。K)TCP的典型SEM图画。L)TCP及其单体组分的FTIR光谱。M)TCP在不同溶剂中的降解状况(去离子水( ,对照)、100 mm氯化钠(静电相互作用损坏剂)、100 mm吐温20(疏水相互作用损坏剂)和DMSO(氢键损坏剂))。N)TCP共凝集物分子相互作用示意图。图(A)和(N)插图由作。
![]()
图2.TCP的强效粘附功用与体内止血才能。A)TCP在剪切速率扫描中的黏度曲线。B)TCP在不一样的温度下的黏度改变。C)TCP在1%-500%剪切应变循环三次进程中的G′和G″值。D)自愈合才能示意图。E)TCP水凝胶自愈合行为图画:别离的水凝胶片材经空气或水下触摸后可彻底愈合为完好结构。F)TCP水凝胶在空气或水下与玻璃、金属、塑料、橡胶及湿润猪皮的强粘附作用比照。G)TCP水凝胶与不同基底的粘附机制剖析。H) TCP水凝胶与湿润猪皮安排构成严密粘附。I) TCP水凝胶在继续水流冲洗下仍坚持与猪皮的严密粘附。J)TCP水凝胶长时刻湿润粘附功用测验。K)TCP水凝胶在大鼠心、肾、肝、脾模型中的离体安排粘附与切断闭合体现。L-N)TCP水凝胶对小鼠肝脏出血模型的止血作用(n = 3)。(O-Q)TCP水凝胶对小鼠尾部截肢模型的止血作用(n = 3)。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,***p 0.001。图中(A)、(B)、(D)、(G)的示意图由制。
![]()
图3.TCP共凝集物衍生粉末的制备及其经过吸水快速转化为强粘性凝胶的进程。A)TCP共凝集物衍生粉末制备示意图及快速凝胶化改变进程。B)TCP粉末涣散态向块状水凝胶(TCP-gel)改变的光学显微图画。C)TCP-gel代表性扫描电镜图画。D)TCP粉末与商用粉末对照组(YNBY粉末和CS粉末)的吸液量比照图。E)TCP粉末与商用粉末对照组的吸液才能比照。F)选用倒置试管法展现TCP粉末在PBS和血液中的自凝胶效应。G)TCP粉末吸收界面水并自凝胶的示意图。H) TCP粉末在湿润猪皮外表吸收界面水后自凝胶构成。I)TCP粉末在湿润猪皮外表原位构成水凝胶并与猪皮严密贴合的显微图画。J)TCP粉末吸收界面水构成的凝胶与猪皮构成严密结合。K)TCP粉末关闭猪胃损害的实拍相片。L)TCP-gel与纤维蛋白胶在猪皮上的粘附强度测验成果(n = 5)。M)TCP-gel的剪切储能模量G′、剪切损耗模量G″及黏度数据,数值以均值±标准差标明。***p 0.001。ns标明无统计学含义。图A、B、G中的示意图由制。
![]()
图4.TCP粉末在体内与体外的止血才能。A)体外凝血时刻示意图。B)大鼠全血增加TCP粉末后的凝血相片。C)TCP粉末处理组大鼠血液凝固时刻。运用市售粉末(YNBY粉末和CS粉末)作为对照组(n = 3)。D)TCP粉末组与对照组的脑灌注成像(n = 3)。E)大鼠肝脏内出血模型及喷洒TCP粉末止血示意图。F)喷洒TCP粉末后大鼠肝脏内出血模型的实时成像。G,H)不同止血资料医治出血性肝模型的止血时刻和失血量定量剖析(n = 3)。I)大鼠股动脉内出血模型及喷洒TCP粉末止血示意图。J)喷洒TCP粉末后大鼠股动脉内出血模型的实时成像。K,L)不同止血资料医治出血性股动脉模型的止血时刻和失血量定量剖析(n = 3)。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,**p 0.01,***p 0.001。图中(A)、(E)、(I)的流程图由作。
![]()
图5.TCP粉末在猪模型中的止血验证。A)猪颈动脉出血模型示意图。B)TCP粉末与CS粉末在猪颈动脉出血模型中的典型止血进程。C)猪肝脏和脾脏出血模型示意图。D)TCP粉末与CS粉末在猪肝脏出血模型中的典型止血进程。E)TCP粉末在猪脾脏出血模型中的典型止血进程。(A)和(C)中的示意图由作。
![]()
图6.DP@TCP凝胶的制备与生物活性研讨。A)TCP粉末源生物活性水凝胶的制备示意图。B)DFO和PRP开释曲线)。C) HUVEC和D) L929细胞经不同浸出浓度TCP凝胶提取物处理后的存活率(n = 6)。E)L929细胞活死染色成果(绿色荧光:Calcein AM符号活细胞;赤色荧光:碘化丙啶符号死细胞)。F)TCP凝胶溶血率及不同处理组红细胞上清液显微成像(n = 3)。G)L929细胞MTT法增殖率检测(n = 6)。H)划痕试验中不同凝胶处理的L929细胞搬迁代表性光学图画。I)划痕试验创伤闭合率定量剖析(n = 3)。J)不同凝胶组HUVECs管构成试验代表性图画。K-M)管构成试验中网状结构、结节及相对管长定量剖析(n = 3)。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,**p 0.01,***p 0.001。图A中的示意图由制。
![]()
图7.多功用TCP凝胶的抗菌与抗氧化特性。A)TCP凝胶抗菌作用示意图。B)不同浓度TCP凝胶提取物处理后大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落的显微相片。C、D)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌相对存活率比照(n = 3)。E)不同水凝胶处理后大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落显微相片。F、G)相应细菌存活率数据(n = 3)。H、I)TCP凝胶提取物不同浓度的ABTS抗氧化活性测验成果(n = 3)。J、K)不同凝胶提取物的ABTS抗氧化活性测验成果(n = 3)。L、M)TCP凝胶提取物不同浓度的DPPH抗氧化活性测验成果(n = 3)。N、O)不同凝胶提取物的DPPH抗氧化活性测验成果(n = 3)。P)多功用TCP凝胶在氧化应激中维护细胞活性的示意图。Q)不同凝胶提取物对H2O2处理的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和R)L929细胞的维护作用评价(n = 6)。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,**p 0.01,***p 0.001。图A和P中的示意图由制。
![]()
图8.多功用DP@TCP凝胶加快糖尿病大鼠全层皮肤残缺模型缓慢创面愈合。A)创伤示意图及医治计划示意图。B)创伤愈合进程代表性相片。C)残缺部位愈合份额(n = 4)。D)创伤区域示意图。E)第6天和第12天创面切片的H&E染色图画。F)第6天和第12天创面切片的Masson三色染色图画。G,H)第6天和第12天创面胶原堆积半定量剖析(n = 3)。I)HIF-1a免疫组化染色。J)第6天HIF-1a免疫组化染色半定量剖析(n = 3)。K)α-SMA与CD31免疫荧光共染色。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,**p 0.01,***p 0.001。ns标明无统计学含义。
![]()
图9.多功用DP@TCP凝胶加快感染金黄色葡萄球菌的大鼠全层皮肤残缺模型创伤愈合。A)感染模型示意图及医治计划。B)创伤愈合进程代表性相片。C)创伤区域示意图。D)残缺部位愈合份额(n = 3)。E)分散平板法显现第3天和第12天创伤部位细菌成长状况。F、G)创伤部位细菌计数及相对计数定量剖析(n = 3)。H)第6天和第12天创伤切片的H&E染色图画。I)第6天和第12天创伤切片的Masson三色染色图画。J)第6天和第12天创伤胶原堆积半定量剖析(n = 3)。数据以均值±标准差标明。*p 0.05,**p 0.01,***p 0.001。ns标明无统计学含义。
本文开发了一种受贻贝粘附机制启示的原位自凝胶共聚物粉末(TCP粉末),由单宁酸(TA)、壳聚糖(CS)和聚乙二醇(PEG)经过简略的物理混合、冻干和研磨工艺制成。该粉末的中心长处是能快速吸收界面水分并发生液-液相别离(LLPS),在数秒内原位构成强粘附性水凝胶(TCP-gel),其粘附机制首要依赖于TA供给的儿茶酚基团与安排标明发生的氢键、疏水相互作用等非共价键。研讨标明,TCP粉末体现出杰出的湿安排粘附性(粘附强度达57.9 kPa,远超纤维蛋白胶)、快速自我修正才能、优异的液体吸收性以及明显的止血功用,在大鼠、小鼠和猪的多种严峻出血模型(如肝脏、脾脏、股动脉和颈动脉出血)中均明显优于商业止血资料(如云南白药、壳聚糖止血粉)。此外,TCP粉末具有内涵的抗菌和抗氧化特性,并能作为部分药物投递体系,与富血小板血浆(PRP)和去铁胺(DFO)结合构成功用性凝胶(),完成成长因子和药物的继续开释,从而在急性、糖尿病缓慢及细菌感染创伤模型中明显加快愈合进程,促进胶原堆积、上皮再生和血管生成。该资料制备工艺简略、可大规划出产、能长时刻贮存且生物相容性杰出,处理了传统水凝胶粘合剂在湿润环境中粘附力弱、贮存稳定性差和缺少生物活性等问题,展现出巨大的临床转化潜力,为下一代止血和创伤愈合资料的规划供给了新思路。
