0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

一种具有长效抗菌效果的活性益生菌微针贴片,用于治疗慢性感染伤口

微流控 来源:PuSL高精密3D打印 2024-05-16 11:28 次阅读

伤口感染是指伤口在愈合过程中仍被细菌或其他微生物感染的疾病。与急性伤口不同,慢性感染性伤口通常经历较长时间的愈合过程仍无法完全愈合,给患者带来了严重的后果和沉重的负担。传统上,感染伤口的治疗方法主要包括定期伤口清创、口服抗生素、抗菌敷料等。但是这些方法都有一定的局限。首先,细菌在伤口部位产生的生物膜形成物理屏障,限制抗菌剂或生物大分子渗透到深部组织,从而显著降低药物递送效率;其次,抗生素的误用和过度使用是增加抗生素耐药性风险的主要驱动因素,抗生素耐药性已成为严重的全球健康问题;此外,频繁更换敷料,可能会导致伤口疼痛和继发性损伤,从而显著降低患者的依从性。因此,非常需要研发一种新的伤口愈合治疗策略。

基于此,武汉大学药学院黎威教授团队设计开发了一种具有长效抗菌效果的活性益生菌微针贴片,用于治疗慢性感染伤口。该微针贴片是利用3D打印设备加工模具后经PDMS翻模制备而成,相关研究成果以“Accelerated infected wound healing by probiotic-based living microneedles with long-acting antibacterial effect”为题发表在期刊《Bioactive Materials》上。武汉大学药学院硕士研究生靳银丽、武汉大学中南医院药剂科卢云、武汉大学药学院博士研究生江雪为共同第一作者,武汉大学药学院黎威教授、武汉大学中南医院整形美容科郭亮主任医师为共同通讯作者。

该微针贴片(5% GL MN)由聚乙烯醇(PVA)、蔗糖、5%甘油和罗伊氏乳杆菌制成。其中,PVA-蔗糖基质为5% GL MN提供足够的机械强度,促进5% GL MN在插入皮肤后快速溶解,从而实现罗伊氏乳杆菌的快速递送;罗伊氏乳杆菌可以代谢甘油产生具有抗菌作用的罗氏菌素,从而在慢性感染伤口处实现抗菌、减少炎症、促进伤口愈合的作用。值得注意的是,在5% GL MN中加入的甘油不仅不影响罗伊氏乳杆菌的存活,而且还为罗伊氏乳杆菌持续产生罗氏菌素提供了充分来源,从而在伤口深处实现长效抗菌和抗炎作用。

25b5b118-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图1 用于慢性感染伤口愈合的5% GL MN示意图

研究人员首先采用真空辅助微成型方法制备GL MN贴片,并对微针的形貌、机械强度、穿刺皮肤的能力、溶解速度以及释药效率等进行一系列表征。

25dd0772-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图2 GL MN贴片的制造和表征

制备的GL MN贴片结构为基底半径200 μm,高度850 μm,尖端半径~10 μm的锥形,微针排列成10 × 10阵列,面积为7 mm × 7 mm。罗伊氏乳杆菌以良好的形态封装在微针内。液相色谱-质谱联用(LC-MS)结果显示,罗伊氏乳杆菌产生的物质中存在与3-羟基丙醛(3-HPA)相对应的分子离子峰(M=74.0607),这表明罗伊氏乳杆菌具有产生抗菌物质罗氏菌素的能力。定量分析表明,5% GL MN中的罗伊氏乳杆菌能产生更多的罗氏菌素。而罗氏菌素可以引起大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞杆菌的显著形态变化,据推测,罗氏菌素通过抑制细菌核糖核苷酸还原酶的活性,而核糖核苷酸还原酶对DNA合成至关重要,从而实现广谱抗菌活性。

25f6f93e-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图3 5% GL MN贴片的表征和罗氏菌素的抗菌作用

随后,为了进一步评估5% GL MN贴片的抗菌效果,通过细菌的活死染色实验、平板涂布和抑菌圈实验来验证5% GL MN贴片具有良好的抗菌效果。此外,5% GL MN贴片在体外也显示出有效的金黄色葡萄球菌生物膜清除率,这通常在有害细菌的耐药性中起关键作用。

26167854-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图4 5% GL MN贴片在体外的抗菌作用

26381a40-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图5 5% GL MN贴片体外的生物膜清除效果

紧接着,通过流式细胞术、实时定量聚合酶链反应(qPCR)、蛋白质印迹(WB)验证了基于罗伊氏乳杆菌GL MN贴片的抗炎作用。

26539f7c-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图6 体外GL MN贴片的抗炎特性

基于GL MN贴片的形态、皮肤穿透能力、机械强度、溶解速度和抗菌功效等方面的表征,确定5% GL MN是递送罗伊氏乳杆菌到伤口处进行抗菌的最佳方案。之后,细胞活死染色实验及细胞溶血实验证明了5% GL MN贴片在体外具有优异的生物相容性。罗伊氏乳杆菌在5% GL MN贴片中的稳定性对于维持其抗菌活性至关重要,将5% GL MN贴片在4℃和25℃下分别保存,罗伊氏乳杆菌在室温下可在5% GL MN贴片中存活7天,超过40%的活菌保留在贴片中;将贴片置于4℃时,罗伊氏乳杆菌在60天后仍保持高活力(>80%),这表明罗伊氏乳杆菌在5% GL MN贴片中具有长期稳定性。

2676768c-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图7 5% GL MN贴片的细胞毒性和稳定性

然后,在小鼠身上建立全层皮肤伤口模型,将5% GL MN贴片施用于伤口处,可以看到5% GL MN贴片可以促进伤口的愈合,并且对伤口处的金黄色葡萄球菌有持续的抑制作用。

268bc140-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图8 5% GL MN贴片在体内的抗菌作用

最后,对小鼠伤口处皮肤进行病理学切片染色,H&E、Masson、IL-6、CD31染色表明,5% GL MN贴片具有良好的促进伤口愈合、减少炎症反应、促进血管生成的作用。

26aa7e50-1334-11ef-a297-92fbcf53809c.png

图9 不同治疗后的组织再生、炎症反应和血管生成

综上所述,研究团队开发了一种新型且生物相容性良好的益生菌微针贴片,具有长效抗菌作用,可促进感染伤口的愈合。微针贴片为益生菌提供了良好的保护,在4℃下,它在微针贴片内保持高达80%的活力超过60天。插入皮肤后,微针贴片迅速溶解并实现益生菌在深层伤口组织中的快速递送,益生菌能够在伤口中存活约一周,并不断将共同递送的甘油转化为抗菌物质,从而在感染的伤口中实现长效抗菌作用。在金黄色葡萄球菌感染伤口的小鼠模型中,与对照组相比,一次施用益生菌微针贴剂在消除有害细菌和促进伤口闭合方面表现出更好的效果,同时减少炎症、增强组织再生和血管生成,这对慢性感染伤口的治疗具有巨大潜力。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.05.008


审核编辑:刘清
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 3D打印
    +关注

    关注

    26

    文章

    3532

    浏览量

    108692

原文标题:具有长效抗菌效果的活性益生菌微针贴片,用于治疗慢性感染伤口

文章出处:【微信号:Micro-Fluidics,微信公众号:微流控】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    次性注射刚性测试仪作用与重要性

    可能会弯曲或折断,影响注射的准确性和安全性。通过刚性测试仪的检测,可以确保注射具有足够的刚性,满足临床使用的要求。提高治疗效果:合适的注射刚性能够确保药物在注
    的头像 发表于 06-04 15:32 271次阅读
    <b class='flag-5'>一</b>次性注射<b class='flag-5'>针</b>刚性测试仪作用与重要性

    一种制造高度可拉伸且可定制化的电极阵列的方法

    可拉伸电极阵列可以穿透生物表层组织,并与组织的运动形变相适应,以创的方式对生物体内部进行有针对性的传感和电刺激。
    的头像 发表于 05-09 11:33 601次阅读
    <b class='flag-5'>一种</b>制造高度可拉伸且可定制化的<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b>电极阵列的方法

    自植入核壳结构贴片用于治疗细菌性角膜炎

    角膜炎,也被称为角膜溃疡,是一种常见的角膜疾病,由细菌、真菌、病毒或变形虫引起。
    的头像 发表于 03-20 10:48 1842次阅读
    自植入核壳结构<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>,<b class='flag-5'>用于</b><b class='flag-5'>治疗</b>细菌性角膜炎

    仿生超构流控贴片用于高效伤口管理

    在过去的几十年中,流控芯片作为处理微小液滴或小体积液体样品的小型实验室装置,具有快速分析、小容量处理和成本效益高等优点。
    的头像 发表于 02-19 15:52 1508次阅读
    仿生超构<b class='flag-5'>微</b>流控<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>,<b class='flag-5'>用于</b>高效<b class='flag-5'>伤口</b>管理

    无线可穿戴贴片有望成为治疗慢性病的药物递送系统

    表明,一种具有电触发按需给药功能的无线可穿戴贴片可能成为治疗神经退行性疾病和神经损伤的下
    的头像 发表于 01-22 09:51 5198次阅读
    无线可穿戴<b class='flag-5'>贴片</b>有望成为<b class='flag-5'>治疗</b><b class='flag-5'>慢性</b>病的药物递送系统

    基于溶解性和粘合性透皮贴剂的给药系统,用于治疗类风湿性关节炎

    类风湿性关节炎(RA)是一种常见的全身性慢性自身免疫性疾病,可引起关节内炎症和疼痛。
    的头像 发表于 01-17 09:17 1690次阅读
    基于溶解性<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b>和粘合性透皮贴剂的给药系统,<b class='flag-5'>用于</b><b class='flag-5'>治疗</b>类风湿性关节炎

    一种具有显著优点的光固化通道数字流控芯片(pCDMF)开发

    数字PCR(dPCR)是一种用于核酸绝对定量的强大技术,具有超高灵敏度。
    的头像 发表于 01-04 09:42 969次阅读
    <b class='flag-5'>一种</b><b class='flag-5'>具有</b>显著优点的光固化通道数字<b class='flag-5'>微</b>流控芯片(pCDMF)开发

    利用带电贴片实现疫苗接种

    皮肤贴片与安全电流相结合,可以帮助抗原穿过皮肤,引发针对肿瘤的免疫反应。
    的头像 发表于 12-25 09:25 1851次阅读
    利用带电<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>实现疫苗接种

    用于伤口和疤痕治疗贴片研究进展

    伤口和疤痕的形成是个统而又复杂的分阶段过程,不同阶段的有效治疗至关重要。
    的头像 发表于 12-20 10:18 1751次阅读
    <b class='flag-5'>用于</b><b class='flag-5'>伤口</b>和疤痕<b class='flag-5'>治疗</b>的<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>研究进展

    具有自我监测能力的pH响应核-壳贴片用于局部长效镇痛

    Long-Lasting Analgesia”为题发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》上(SCI区,Top期刊,IF = 19.00)。
    的头像 发表于 12-18 16:41 640次阅读
    <b class='flag-5'>具有</b>自我监测能力的pH响应核-壳<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>,<b class='flag-5'>用于</b>局部<b class='flag-5'>长效</b>镇痛

    一种新型响应性岩藻多糖硫化铜气泡泵

    ‍黑色素瘤是一种高度恶性肿瘤,死亡率高,治疗难度大。
    的头像 发表于 12-18 10:25 1737次阅读
    <b class='flag-5'>一种</b>新型响应性岩藻多糖硫化铜气泡泵<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b>

    可溶解在生物医学中的应用研究进展

    近年来,技术被广泛应用于透皮给药的研究,其具有创、无痛的优势,给药效果有所改善,且操作方便
    的头像 发表于 12-09 09:15 2147次阅读
    可溶解<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b>在生物医学中的应用研究进展

    可编程阵列贴片为疫苗接种带来的益处

    这项由美国农业部(United States Department of Agriculture,USDA)及比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)支持的可编程阵列贴片技术
    的头像 发表于 12-06 09:33 1450次阅读

    基于的生物医学系统的设计、制造和应用研究进展

    可穿戴设备因其便携性和在医疗保健生物标志物监测方面的潜在实用性而备受关注。(MN)可以穿过皮肤屏障进入组织液(ISF),是一种用于透皮传感和药物递送的很有前景的
    的头像 发表于 11-27 14:06 1320次阅读
    基于<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b>的生物医学系统的设计、制造和应用研究进展

    磁热响应的双层贴片用于慢性感染性创面的治疗

    该磁热响应双层由功能化透明质酸(HA)、氧化铁(Fe₃O₄)和胶束保护的硒纳米颗粒(SeNPs@LAS)组成,其制备示意图、形貌、力学性能、元素组成及荧光染色表征如图3所示,证明了该双层
    的头像 发表于 11-08 15:40 804次阅读
    磁热响应的双层<b class='flag-5'>微</b><b class='flag-5'>针</b><b class='flag-5'>贴片</b>,<b class='flag-5'>用于</b><b class='flag-5'>慢性感染</b>性创面的<b class='flag-5'>治疗</b>