新摘要自然抗菌剂加载的可生物降解的聚合物膜的生物医学应用领域

文摘

这项研究集中于小说的发展芦荟精华素基于聚合物复合膜和抗菌缝合涂料。聚乙烯醇(PVA),合成生物相容性和可生物降解的聚合物,是结合芦荟精华素,天然草药用于舒缓的燃烧效果和美容的目的。这两个材料的属性组合在一起来获得更多的好处,如伤口愈合和预防手术部位感染。PVA和芦荟精华素混合在一个固定的数量生产聚合物为基础的电影。电影被放映对细菌的抗菌和抗真菌的活动(大肠杆菌,铜绿假单胞菌)和真菌菌株(黄曲霉和曲霉属真菌tubingensis筛选)。芦荟精华素基于PVA电影显示抗菌活性对所有菌株;最低的芦荟精华素浓度(5%)显示最高的活动对所有菌株。在体外退化和释放的这些电影也被评估。缝合线的涂层是准备好了,在体外抗菌测试这些涂层进行缝合,后来在活的有机体内这些涂层缝合线也表现的研究。结果表明,缝合涂上芦荟精华素/ PVA涂层解决方案具有抗菌效果,从而有可能被用于预防手术部位感染和芦荟精华素基于/ PVA的电影有潜力用于伤口愈合的目的。

1。介绍

院内感染是院内感染(HAI)通常在病人住院期间发展,影响病人的卫生支出(1]。使患者容易发生院内感染的主要因素包括并发感染、医疗设备、手术、免疫抑制代理和多药物耐药性病原体的出现。等已知感染病原体负责院内病原体。其中90%的细菌病原体;然而分枝杆菌、病毒、真菌或原生动物的代理一般不涉及(2]。数据显示,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌、enterococci和假单胞菌绿脓杆菌是最常见的院内病原体(3]。在真菌病原体,白色念珠菌(4),曲霉属真菌特别是spp来自烟曲霉属真菌,答:flavus,答:terreus也被报道为高度免疫功能不全的患者院内感染的常见原因。这些病原体可以通过吸入或直接接触传播闭塞的材料(5,6]。

院内感染的原因之一是手术部位感染(ssi)的主要原因由于手术感染的缝合材料和医疗植入物(7]。这些感染通常难以解决,在极端情况下可能导致并发症。为了预防手术部位感染,科学家们一直在使用植物提取物等多种天然和合成材料和聚合物可以作为涂层材料等医疗器械表面外科植入物或缝合8]。这些涂层的添加抗生素生物材料可以提供本地交付的抗生素直接植入或缝合的网站,从而减少感染的发生(9]。合成和天然生物材料也被用于其他生物医学应用,如药物输送系统,伤口感染,抗肿瘤和抗炎剂(10]。

在合成生物材料中,一个广泛应用的聚合物聚(乙烯醇)(PVA)。由于其适当的化学和物理性质,生物相容性,生物降解能力,容易制备具有优良的成膜性能、无毒的特性,研究了PVA集中在不同的生物医学应用程序包括伤口敷料,隐形眼镜,缝合线的涂料,导管(11,12]。

芦荟精华素天然来源的生物活性化合物,被广泛研究了生物医学应用。芦荟精华素属于百合科的家庭,被称为最古老的草药治疗。它有能力促进伤口愈合以及治疗烧伤区域皮肤上(13,14]。由于其属性,许多研究人员发现抗菌,抗病毒,抗肿瘤,抗炎活性的不同部分芦荟精华素如茎、根和叶提取物(15- - - - - -17]。的化学成分芦荟精华素也证明了其潜在的使用化妆品配方中,食品补充剂,医疗设备(15,18,19]。

内部的一部分芦荟精华素包含一个明确的粘液组织通常被称为芦荟凝胶。的主要部分芦荟凝胶含有水而几乎1%包含asaloin等生物活性化合物,大黄素(蒽醌类)、类黄酮、皂苷、芦荟甘露聚糖以及多种氨基酸和维生素。这些生物活性化合物抗菌活性的发挥重要作用芦荟凝胶(15,20.,21]。

目前的工作主要集中在抗菌和抗真菌活性芦荟精华素/ PVA复合膜的应用这些混合的预防院内感染;特定目的的投资,缝合线涂上了PVA /芦荟凝胶混合使用在体外和体内分析。芦荟精华素/ PVA电影已经通过扫描电镜和红外光谱分析。的结果在体外和在活的有机体内分析提出,这种组合可以用作涂料的预防手术部位感染是由感染引起的缝合线。据我们所知,这样的摘要芦荟加载PVA涂层尚未对外科感染导致细菌在最近的研究调查。我们的研究结果表明等涂料的潜力更大的手术感染预防措施的一部分。

2。材料和方法

2.1。收集的植物材料

新鲜的芦荟精华素植物从当地托儿所和收集树叶与蒸馏水清洗去除所有污染物出现在表面。凝胶从树叶的热压处理过的容器和保存在室温下为进一步使用;的存储时间凝胶在室温下是一分钟。在这个时期,任何剩余固体叶颗粒机械分开的凝胶。

2.2。测试生物在体外研究

为了研究抗菌和抗真菌活性在体外研究),纯文化包括细菌和真菌菌株铜绿假单胞菌(绿脓杆菌),大肠杆菌(大肠杆菌),曲霉属真菌tubingensis,和黄曲霉从真菌病毒研究实验室获得,国立大学的科学和技术(社交)H-12,伊斯兰堡。纯细菌和真菌文化被存储在营养琼脂在4°C。

2.3。缝合材料

商用丝绸编织黑手术缝合,缝合时(1.5度规,大小4 - 0)由Foosin医疗用品有限公司,有限公司,山东、中国和WEGOSUTURES生产的,是用来执行的在体外和在活的有机体内研究。缝合材料是在无菌单可剥性箔包和储存在室温下。进行调查,缝合线切成在无菌条件下定义的长度(1厘米)。

2.4。的制备芦荟精华素基于PVA的电影

聚乙烯醇(PVA)由AppliChem,德国,生物相容性的聚合物,用于聚合物/的形成芦荟精华素电影(22]。二甲基甲酰胺(DMF) TEDIA公司生产的公司,美国,被选为溶剂对PVA -的形成芦荟精华素电影,由于其高波动性。

溶液浇铸法制造的芦荟精华素凝胶/ PVA的电影。1 g的PVA溶解在40毫升的DMF。一个常数RPM的解决方案是激起了580 60°C到PVA完全溶解,和一个明确的解决方案。其次是不同数量的增加芦荟凝胶。芦荟胶添加量的5%,10%,15%,和20%,分别制造的芦荟精华素/ PVA与不同的电影芦荟凝胶的组成部分。加热关闭,而恒磁搅拌继续获得的均质混合物芦荟精华素凝胶和PVA在DMF。混合物倒入培养皿,放置在烤箱在37°C 20 h完全蒸发溶剂,干电影收获进行进一步的测试。PVA在DMF溶液也准备了相同的程序获得PVA用作抗菌活性控制的电影。

2.5。抗菌测试芦荟精华素基于PVA的电影

电影的抗真菌和抗菌活动进行评估使用标准程序盘扩散(23]。对抗菌活性的营养琼脂(pH值:7.4)准备使用胰蛋白胨10 g由BioWorld,美国、酵母提取物5克,由默克公司德国,氯化钠10 g由AnalaR,英格兰,和营养琼脂12 g由默克公司,德国,在1000毫升蒸馏水溶解。高压灭菌后的营养琼脂倒在培养皿接种细菌培养液的0.1毫升preculture测试菌株。

抗真菌调查、无菌马铃薯葡萄糖琼脂准备和涌上佩特里板块和纯真菌文化得到从测试真菌菌株。

为阀瓣扩散试验,电影被切成光盘直径约7毫米,放置在细菌和真菌接种板块有一定距离。每个培养皿包含六个光盘之一,其中包括控制无菌绘画纸1号滤纸,PVA膜,和其他四个芦荟精华素基于/聚合物与不同浓度的电影芦荟精华素(5%,10%,15%,20%)。抗菌活性的纯芦荟精华素也记录使用凝胶扩散法。10毫米的直径是0.1毫升的纯的固体琼脂培养基芦荟精华素凝胶是交在孵化后板与菌株。

抗菌测试积极控制(四环素片)使用。所有的盘子都孵化24小时37°C。毫米(mm)的抑制区直径测量。这项研究是在一式三份和平均计算执行。

2.6。描述的芦荟精华素基于PVA的电影

2.6.1。傅里叶变换红外(FTIR)分析

傅里叶变换红外(FTIR)光谱(珀金埃尔默,光谱100红外光谱分光光度计)芦荟精华素/ PVA薄膜进行了(在256扫描,8厘米⁻¹分辨率)调查官能团的存在之间的相互作用和类型芦荟精华素和PVA组件。

2.6.2。形态分析:扫描电镜

扫描电子显微镜(SEM)进行发现的表面形态的电影。评估的表面形态芦荟精华素/ PVA为电影做了使用地产- 6490分析扫描电子显微镜(JEOL、东京、日本)。SEM照片被收集在一个激活20千伏的电压。

2.7。在体外退化和芦荟发布概要文件的测试芦荟精华素基于PVA膜

退化概要文件被记录重量差异评估后固定时间间隔芦荟发布概要文件的芦荟精华素/ PVA电影通过紫外可见分光光度法进行评估。的一部分芦荟精华素/ PVA薄膜与可测量的大小(1′′×1′′)被削减和放置在3毫升的PBS (pH值7.4)在37°C。后剩下的PBS被每一个10分钟的间隔,取而代之的是新鲜3毫升的PBS。电影之前重PBS和之后他们的PBS溶液,在潮湿状态;权重是减去和记录。此外排水PBS的解决方案进行评估芦荟发布概要文件通过紫外可见分光光度计(Systronics 2202)吸光度= 301海里。降解并释放测试进行了一式三份,平均价值计算。

2.8。涂层的缝合线

浸涂涂层方法缝合。浸渍涂敷,解决方案是由混合2 g芦荟精华素和1 g的PVA 40毫升的DMF。缝合线(30厘米长度)是先消毒,然后蘸浸涂料解决方案(60分钟)其次是去除和空气干燥24小时的缝合。确认缝合的涂料是由测量前涂层和涂层后的重量。

2.9。在体外评价涂层和裸露的缝合线

针脚缝合(有或没有芦荟精华素/ PVA涂层)进行评估在体外对两种细菌的抗菌活性菌株,也就是说,大肠杆菌和铜绿假单胞菌。营养琼脂媒体(pH值:7.4)板块准备和4厘米大小的涂布缝合是放置在琼脂。盘子被接种菌株(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和抗菌活性被记录。

2.10。在活的有机体内评价涂层缝合线

BALB / c小鼠从国家健康研究所(NIH)购买的在活的有机体内分析涂层的缝合线。检查涂层缝合线的抗菌活性在活的有机体内,老鼠约2厘米的切口两边的脊柱。切口接种大肠杆菌30×10⁶集落形成单位(CFU) 100μL的帮助下一个注射器。涂布缝合然后放置在一个切口,而裸缝合被放置在另一个切口。间断缝合完成关闭切口。使用相同的程序进行的老鼠铜绿假单胞菌(50×10⁶100 CFU)μL接种。整个实验使用消毒工具进行了一式三份。缝合切口网站满是手术带了两天。两天后,缝线两边老鼠取出并放置在单独的包含100 1.5毫升离心管μL PBS溶液,缝合线被放置在培养皿中含有营养琼脂和放置在一个孵化器在一夜之间37°C。

2.11。统计分析

所有的定量数据都表示为平均值与标准差。统计分析的结果通过使用以及在图垫Prism 6.0软件。的值被认为是具有统计学意义的价值。

3所示。结果与讨论

3.1。扫描电子显微镜(SEM)

不同电影的表面形态进行扫描电镜显示在图1。SEM照片显示的聚合芦荟精华素分散在表面上导致了薄膜表面粗糙度的电影。报告了类似的结果,佩雷拉et al .,在研究海藻酸的性质芦荟精华素电影(8]。

3.2。傅里叶变换红外(FTIR)

红外光谱分析确定PVA和之间的联系的性质芦荟精华素。纯的红外光谱谱芦荟精华素、PVA、芦荟精华素在DMF,芦荟精华素/ PVA膜在不同浓度如图2。峰值出现在3500厘米之间⁻¹和3200厘米⁻¹在所有电影表明羟基的存在(哦)24]。3000厘米之间的吸收带⁻¹和2800厘米⁻¹集中在2932.68厘米⁻¹在5%芦荟精华素/ PVA和2926厘米⁻¹在20%芦荟精华素/ PVA。山峰都从2922厘米⁻¹;这是一个不对称拉伸的CH的特征₂组(25]。这种转变表明这些官能团的分子间的相互作用芦荟精华素和PVA。在1720厘米的范围获得的山峰⁻¹到1710厘米⁻¹对应的拉伸C = O集团表示中羰基化合物的存在芦荟精华素。C-O-C的存在(酚醚)组乐队所示位于1036厘米⁻¹电影中有20%芦荟精华素/ PVA浓度。纯的芦荟精华素在1075厘米⁻¹(25)是转移到1036厘米⁻¹电影中表明碳氮官能团的存在;观察到峰值的转变可以归因于胺组和羟基之间的相互作用芦荟精华素和PVA (26]。吸收带1460厘米⁻¹到1410厘米⁻¹出现在所有的浓度芦荟精华素/ PVA电影,因此代表对称拉伸振动羧基组在电影26]。广泛的峰值为1150厘米⁻¹到1130厘米⁻¹可以显示(切断)伸展振动在电影浓度为5%和15%。获得的吸收峰值为860厘米⁻¹到840厘米⁻¹对应于摇摆振动的CH₂债券在PVA (27]。碳氢键的弯曲烷基组中芦荟精华素和PVA峰值950厘米的范围⁻¹到940厘米⁻¹在红外光谱结果可以很容易地看到。一个新的峰值为2171.18厘米⁻¹在5%,2167.69厘米⁻¹15%,2168厘米⁻¹在20%芦荟精华素/ PVA膜表明发生CH组PVA与CH组之间的相互作用芦荟精华素。乐队在1660厘米⁻¹和1264厘米⁻¹在20%芦荟精华素/ PVA膜氢组之间的交互和C-O-C PVA和C = O和C-O-C组芦荟精华素(25,28,29日]。

羧基的发生高峰,碳氢键,C-O-C,在北半球₂,哦的药物活性化合物芦荟精华素蒽醌类、皂苷、多糖等仍在活跃的形式。这可以进一步与抗菌活性,证实,活性成分仍完好无损,并通过与PVA的交互不受影响。因此,药物活性的稳定的一部分芦荟在DMF和加载后制备PVA电影已经确认。

3.3。抗菌测试结果的电影

的芦荟精华素/ PVA电影当放置在细菌和真菌接种盘子给区域记录24 h后的抑制(图定位的电影3)。所有的电影展示了由于释放抗菌活性芦荟精华素从表面的电影。最大的活动表示了5%芦荟精华素/ PVA的组合。潜在的原因可能是较低的存在之间的相互作用芦荟精华素和PVA;因为低浓度的芦荟凝胶,他们不是化学绑定到对方从而保持组件和各自的功能组芦荟精华素化学活性与微生物活动为红外光谱结果如图所示。增加水平(10%、15%和20%)芦荟精华素PVA的混合导致增加的药物活性成分之间的相互作用芦荟精华素和PVA造成红外光谱峰(图的转变2);因此这样的交互芦荟精华素/ PVA可能影响抗菌活性。Renisheya欢乐Jeba颧骨et al .,证明了DMSO提取物的抗菌活性芦荟精华素凝胶对人类病原体和最高抑制区(13毫米)大肠杆菌记录(30.]。在另一项研究中,欧元区的抑制大肠杆菌,铜绿假单胞菌,黄曲霉记录为15毫米,20毫米和15毫米,分别31日]。在当前的研究中,的意思是抑制区15毫米大肠杆菌和铜绿假单胞菌和16毫米曲霉属真菌tubingensis(数据4和5),而纯芦荟精华素区19毫米,没有记录对PVA膜区。因此,可以得出的混合芦荟精华素和PVA不多的抗菌活性的影响芦荟精华素和抗菌活性芦荟精华素保持在混合形式。

3.4。退化芦荟精华素发布概要文件的测试结果

退化的芦荟精华素/ PVA复合是评估通过记录减肥在预先确定的时间点(图4)。退化概要文件被划分为三个阶段;在前10分钟突然失去体重观察由于初始破裂释放芦荟精华素,紧随其后的是突然增加的重量电影(图4),因为由PVA的缓冲溶液的吸收。PVA,当暴露于水介质,吸收液体和膨胀,导致体重的增加;后来它变成了溶剂化,开始失去质量(32]。然而,30分钟后,减肥的电影成为线性的。肿胀率PVA薄膜初始破裂后减少的比率增加芦荟组件的电影。这是由于这一事实,增加芦荟精华素PVA浓度电影为基础,吸收液体介质的PVA下降(33]。

初始破裂释放表面缓慢释放紧随其后芦荟精华素从聚合物的基础芦荟精华素电影是观察(图5)。一个初始破裂释放芦荟精华素从电影的表面被发现在第一次10分钟。这可能归因于聚合物的存在芦荟精华素组件在膜表面(SEM图像验证后的电影)。的总量芦荟精华素在电影的表面观察导致初始破裂释放。后,的数量芦荟精华素从表面释放减少因为的圈套芦荟精华素在PVA质量。在前10分钟芦荟精华素只有从表面扩散而发布20分钟后退化芦荟精华素/聚合物薄膜也有助于释放芦荟精华素(34]。发布概要文件的浓度,也就是说,5%,10%,15%,和20%,显示相同的行为,但浓度从5%到20%的增加更大的初始破裂释放观察是由于数量的增加芦荟精华素。此外,增加导致浓度降低芦荟从表面释放的后期,因为增加了芦荟量降低的扩散速度芦荟从表面35]。

加速退化和释放研究是进行短时间内,因为保持应用程序的想法,在初始阶段感染发生的几率更大。的芦荟精华素/聚合物复合膜是灵活的,可以很容易地放置在身体表面,因此使其伤口愈合的理想候选设备。最初的芦荟精华素从表面释放的目的是用作抗菌,防止微生物的进入和扩散到伤口区域(36]。同时,缓慢释放是潜在的伤口愈合的理想microbial-free环境(36]。

3.5。涂层的缝合线

缝合线的干重0.045克动用涂层解决方案之前和之后动用涂层解决方案是增加到0.075克。重量增加了涂层与涂层材料的缝合。

3.6。在体外测试涂层缝合

禁忌的区域与菌株(大肠杆菌和铜绿假单胞菌与涂层和裸缝合线(图)进行评估6)。演示的结果相对于裸缝线没有抑制区,使用配对以及(表1)。

欧元区的抑制大肠杆菌是三毫米(意思是一式三份),值= 0.0051,而与铜绿假单胞菌这是三毫米(意思是一式三份),值< 0.0028。

3.7。在活的有机体内测试涂层缝合线

针脚缝合涂上芦荟精华素/聚合物涂层显示显著减少微生物殖民大肠杆菌和铜绿假单胞菌在小鼠模型(表2)。演示的涂布缝合线减少大肠杆菌约97% ()和80%铜绿假单胞菌()(图7)。

在现在的研究中,丝绸缝合线涂上芦荟精华素/聚合物涂层表现出实质性的抑制区大肠杆菌和铜绿假单胞菌在体外因为在场的药物活性成分芦荟精华素蒽醌类等与PVA混合后保持活跃。涂布缝合线显示结果与菌株虽然没有抑制区观察裸缝合线。为在活的有机体内研究中,老鼠模型被用于控制和测试缝合线被用于同样的动物和切口网站与一个已知数量的细菌接种对涂布缝合线的有效性进行评估。的结果在活的有机体内和在体外研究以及红外光谱证实,负责抗菌活性的活性成分在芦荟精华素仍然在他们的活动形式。

缝合与芦荟精华素/聚合物涂层插图的增长明显下降铜绿假单胞菌和减少更大的反对大肠杆菌。测试的结果在活的有机体内和在体外调查表明,缝合芦荟精华素/聚合物涂层是杀菌的。验证了计算菌落数在切口部位降低涂层的缝合线;这表明芦荟精华素/ PVA复合可能用作缝合涂层有可能在手术预防感染的传播。

4所示。结论

PVA的生物相容性和biodegradative属性结合的内在的杀菌性能芦荟精华素。作文是对细菌和真菌抗菌活性菌株筛选,也就是说,大肠杆菌,铜绿假单胞菌,黄曲霉,曲霉属真菌tubingensis,分别。聚合物薄膜与最低浓度(5%)芦荟精华素了最好的结果对所有的抗菌活性菌株。商用缝合线被涂上一层芦荟精华素/ PVA溶液和抗菌活性的测试在体外和在活的有机体内系统。这些涂层缝合了一个潜在的抗菌/抗真菌涂料在商业外科缝合线,可以扮演一个角色在外科手术预防感染的网站。生物相容性测试和临床试验需要进行更好的确定的潜力芦荟/聚合物复合作为一个选项用于外科手术缝合涂层,作为预防措施,预防手术感染的一部分。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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