莫匹羅星水凝膠緩釋貼抗菌粘附性能測(cè)試與應(yīng)用研究

李鵬 程琴 付曉瑩

doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.011

摘 要：以氧化鋅和莫匹羅星為原料，采用鑄造和溶劑蒸發(fā)相結(jié)合的工藝，設(shè)計(jì)并制備了氧化鋅/莫匹羅星（ZnO/SA）雙層水凝膠緩釋貼薄膜。對(duì)雙層水凝膠緩釋貼薄膜的溶脹性、抗菌性能和體內(nèi)傷口愈合能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，制備ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有較高的透明度、適當(dāng)?shù)奈鼭裥?、良好的溶脹性和良好的力學(xué)強(qiáng)度。隨著莫匹羅星含量的增加，ZnO/SA緩釋貼膜的抑菌率呈逐漸增加的趨勢(shì)，當(dāng)莫匹羅星含量為0.04%時(shí)，ZnO/SA膜的抑菌率最高可達(dá)68.4%，且ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有較強(qiáng)的體內(nèi)傷口愈合能力。

關(guān)鍵詞：莫匹羅星；水凝膠；緩釋貼；傷口愈合

中圖分類號(hào)：TQ427.2⁺5? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：1001-5922（2024）02-0038-04

Testing and application of antimicrobial adhesion properties of mupirocin hydrogel sustained-release patches

LI Peng1，CHENG Qin2，F(xiàn)U Xiaoying1

（1.Cangzhou Medical College，Cangzhou 061000，Hebei China;

2.Cangxian Hospital of Hebei Province，Cangzhou 061000，Hebei China）

Abstract：Zinc oxide/mupirocin （ZnO/SA） double-layer hydrogel sustained-release film was designed and prepared using zinc oxide and mupirocin as raw materials in a combination of casting and solvent evaporation processes.The swelling properties，antibacterial properties and in vivo wound healing ability of the double-layer hydrogel sustained-release film were evaluated.The results showed that the ZnO/SA double-layer hydrogel sustained-release film had high transparency，appropriate hygroscopicity，good swelling and good mechanical strength.With the increase of mupirocin content，the antibacterial rate of ZnO/SA sustained release patch showed a gradual increasing trend，and when the content of mupirocin was 0.04%，the antibacterial rate of ZnO/SA film could reach up to 68.4%，and ZnO/SA double-layer hydrogel sustained-release film had a strong wound healing ability in vivo.

Key words：mupirocin;hydrogel;slow release patch;wound healing

為了實(shí)現(xiàn)大面積傷口愈合，已經(jīng)開發(fā)了各種生物活性傷口緩釋貼，其中，聚合物水凝膠因其類似于細(xì)胞外基質(zhì)的軟/濕特性而被廣泛認(rèn)可。為了避免細(xì)菌引起的傷口感染，有必要在傷口緩釋貼中加入一些抗菌劑。一些學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，如合成了殼聚糖/莫匹羅星復(fù)合水凝膠繃帶，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料具有良好的抗菌活性[1]。將羧甲基纖維素水凝膠與莫匹羅星浸漬的介孔二氧化硅結(jié)合作為藥物載體制備了納米復(fù)合水凝膠薄膜[2]。這些研究充分證明了莫匹羅星的引入可以增強(qiáng)水凝膠的抗菌性能，同時(shí)在各種傷口緩釋貼中，具有雙層結(jié)構(gòu)的水凝膠最受關(guān)注，由致密的外層和多孔的子層組成的雙層薄膜具有良好的促進(jìn)愈合過程的能力。為了提高細(xì)菌殺滅和加速傷口愈合的能力，研究將莫匹羅星（SA）加入到水凝膠中，并通過簡單的方法制備了新型ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜。

1?試驗(yàn)方案

1.1?試驗(yàn)材料

莫匹羅星購自中國國藥控股化學(xué)試劑有限公司。從上海邁克林生物化學(xué)制品公司購買了氧化鋅納米粒子。從天津制藥化工有限公司購買甘油和氯化鈣。蘭州大學(xué)牙科醫(yī)院供應(yīng)的革蘭氏陰性的大腸桿菌及革蘭氏陽性的金葡菌等。利用 NaCl、KCl、NaHCO₃制備模擬體液。

1.2?ZnO/SA雙層水凝膠膜的制備

將1.5 g 莫匹羅星溶于100 mL蒸餾水中，機(jī)械攪拌至完全溶解，制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的ZnO。在制備莫匹羅星溶液的過程中，以6%的百分比（基于蒸餾水的體積）加入6 mL甘油，以增加緩釋貼薄膜的靈活性。將溶液脫氣24 h。將25 mL溶液倒入培養(yǎng)皿中，在37 °C下干燥24 h，制備第一層膜[3]。

將不同質(zhì)量（0、0.01、0.02和0.04 g）的莫匹羅星在室溫超聲系統(tǒng)中，懸浮在100 mL蒸餾水中30 min，然后進(jìn)一步攪拌2 h。水溶液中莫匹羅星的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04% ，超過此質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)溶液中會(huì)發(fā)生明顯沉淀。在ZnO懸浮液中溶解1.5 g 莫匹羅星，加入6 mL甘油作為增塑劑[4]。將所有含有ZnO（1.5%，）、甘油（6%）和不同含量莫匹羅星 （0%， 0.01%， 0.02%， 0.04%）的混合物攪拌12 h，脫氣24 h。將25 mL不同含量莫匹羅星的溶液分別倒入第1層，在37 ℃下進(jìn)行24 h的烘干，可獲得2種不同厚度的水凝膠。將該2層水凝膠薄膜在質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%氯化鈣中進(jìn)行5 min的浸漬并進(jìn)行交聯(lián)。用純凈水沖洗，再用過濾紙吸干膠片上的過量水分[5]。根據(jù)添加莫匹羅星的質(zhì)量，將雙層水凝膠膜分別記為SA、SAZn1、SAZn2和SAZn3。并利用千分尺在薄膜的6個(gè)不同位置測(cè)量緩釋貼薄膜的厚度，精度為1 μm，緩釋貼薄膜的平均厚度約為50 μm。

1.3?表征

采用X射線衍射（XRD） （D/Max-2400 Rigaku，Cu-Kα輻射，工作電壓為40 kV）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR） （Nicolet iS10，4 000～400 cm^-1，分辨率為0.001 cm^-1）測(cè)定樣品的組成和結(jié)構(gòu)。

1.4?抗菌性能測(cè)試

采用菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)ZnO/SA雙層水凝膠薄膜的抑菌活性。制備濃度為1.0 × 10⁶CFU/mL的對(duì)數(shù)期常見病原體（大腸桿菌和金黃色葡萄球菌）菌懸液。8 000 r/min離心10 min后，將懸浮液裂解成除去的上清液和沉淀，用消毒生理鹽水稀釋至原濃度[6-8]。將ZnO/SA雙層水凝膠薄膜（0.5 cm× 0.5 cm）用磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）溶液浸泡沖洗3次，然后置于紫外線下過夜。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的樣品分別放入含有1 mL細(xì)菌懸液（10⁶CFU/mL）的微量離心管中[9]。然后，微離心管在搖床中以250 r/min和37 ℃孵育24 h。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的多聚乙烯醇作為載體，通過蘇木精-伊紅（H & E）法進(jìn)行了病理切片檢查。

2?結(jié)果與討論

2.1?XRD圖像

圖1（a）為莫匹羅星（SA）、ZnO和雙層水凝膠緩釋貼薄膜的FTIR光譜。對(duì)于莫匹羅星粉末，在3 454、2 940、1 622、1 418和1 032 cm^-1處分別出現(xiàn)了O—H、C—H、COO—、羰基和C—O—C拉伸振動(dòng)，而純ZnO粉末在438、3 438 cm^-1處出現(xiàn)吸收峰＼[10＼]，對(duì)應(yīng)于Zn—O拉伸振動(dòng)和O—H拉伸振動(dòng)（ZnO粉末中存在未干的水凝膠中）。通過對(duì)比，純莫匹羅星雙層水凝膠緩釋貼薄膜與ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜（SAZn1，SAZn2，SAZn3）之間似乎沒有顯著差異，在3 454 cm^-1（O—H）、2 940 cm^-1（C—H）、1 622 cm^-1（COO—）、1 418 cm^-1（羰基）和1 032 cm^-1（C—O—C）處均有特征峰。

莫匹羅星和ZnO原料以及雙層水凝膠薄膜的XRD圖像如圖1（b）所示。對(duì)于莫匹羅星材料，在31.7°、34.6°、36.4°、44.4°、56.75°、63.05°、66.55°、68.15°、69.25°、72.75°和77.05°處存在典型的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)莫匹羅星的（100）、（002）、（101）、（102）、（110）、（103）、（201）、（112）和（200）衍射峰，且由于莫匹羅星純度高，沒有多余的衍射峰。此外，圖中莫匹羅星的每個(gè)特征峰都很尖銳，進(jìn)一步表明莫匹羅星具有良好的結(jié)晶度[11-13]。對(duì)于莫匹羅星水凝膠緩釋貼薄膜，非晶態(tài)莫匹羅星在20.5°出現(xiàn)了一個(gè)寬的衍射峰。此外，SAZn2和SAZn3樣品的衍射峰分別在31.7°和36.4°，與ZnO的（100）和（101）衍射相對(duì)應(yīng)，而莫匹羅星和SAAN1由于莫匹羅星用量過低，沒有在同一位置出現(xiàn)衍射峰。結(jié)果表明莫匹羅星與ZnO交聯(lián)良好，成功制備了雙層水凝膠緩釋貼薄膜。

2.2?莫匹羅星水凝膠緩釋貼溶脹性能

莫匹羅星水凝膠緩釋貼作為一種潛在的創(chuàng)面緩釋貼，需要在可控膨脹吸收積液的同時(shí)，避免過度吸收正常組織液，研究莫匹羅星水凝膠緩釋貼薄膜的溶脹能力在傷口愈合過程應(yīng)用中起著重要作用，因此采用體液（SBF）溶液對(duì)緩釋貼薄膜的溶脹行為進(jìn)行了研究，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著時(shí)間增加，莫匹羅星水凝膠先快速增加，后趨于穩(wěn)定。在600 min后，SA、SAZn1、SAZn2、SAZn3溶脹比分別達(dá)到262.4%、301.3%、316.1%、342.5%。由圖2還可以看出，水凝膠的膨脹率隨浸漬時(shí)間增加而增加，于240 min后達(dá)到均衡狀態(tài)，進(jìn)一步表明莫匹羅星的摻入有助于提高水凝膠緩釋貼吸水性，其中摻量為SAZn3（0.04%），其溶脹性能達(dá)到最大。同時(shí)所有的雙層水凝膠膜都具有281%～344%的高吸水能力。

2.3?莫匹羅星水凝膠的粘附性能

水凝膠和莫匹羅星及其他化學(xué)劑單元通過非共價(jià)相互作用使莫匹羅星水凝膠具有普遍的自粘性能。水凝膠可以牢固地粘附在橡膠、不銹鋼、陶瓷和人體皮膚等不同表面。表1為莫匹羅星水凝膠粘附性能的比較。

由表1可知，通過水凝膠懸掛1.0 kg負(fù)載，發(fā)現(xiàn)隨著水凝膠中兩性離子單體含量的增加，粘附性能有所增加。當(dāng)SA摻量為0 g時(shí)，水凝膠的粘附性較低僅有20 kPa，此時(shí)莫匹羅星水凝膠未能懸掛負(fù)載。當(dāng)SAZn1含量增加到0.01 g時(shí)，水凝膠的粘附能力有所提高，粘附性能為26 kPa，較SA增加23.76%，但仍發(fā)生因增加負(fù)載而導(dǎo)致的粘附失效。當(dāng)SAZn2的含量增加到0.02 g時(shí)，負(fù)載成功地被水凝膠附著并垂直懸掛在空氣中。與傳統(tǒng)醫(yī)用紗布相比，莫匹羅星水凝膠將水凝膠粘附在皮膚上時(shí)，可以緊密附著在組織上并抵抗劇烈運(yùn)動(dòng)[14]，這表明即使在身體運(yùn)動(dòng)中也有潛在的應(yīng)用。此外，水凝膠和莫匹羅星能夠通過氫鍵、靜電相互作用和希夫基反應(yīng)與許多表面結(jié)合。

2.4?莫匹羅星水凝膠抗菌性能

采用菌落計(jì)數(shù)法對(duì)雙層莫匹羅星水凝膠緩釋貼的抑菌效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，樣品對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的菌落分布如圖3所示。

由圖3可知，對(duì)照組及SA菌落數(shù)分別為350及310，在對(duì)照組和SA上可以觀察到大量菌落，證實(shí)SA水凝膠緩釋貼不具有抗菌活性。相比之下，ZnO/SA雙層水凝膠薄膜由于莫匹羅星的作用對(duì)菌落數(shù)量有一定的抑制作用，SAZn3、SAZn2、SAZn1菌落單位最小值分別為101、226、268，較對(duì)照組菌落單位分別下降71.15%、35.43%、23.42%，進(jìn)一步表明雙層水凝膠緩釋貼薄膜的抑菌能力。為深入了解ZnO/SA雙層水凝膠膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能，對(duì)4種樣品的抗菌率進(jìn)行分析，總結(jié)如表2所示。

由表2可知，初始濃度為10⁶個(gè)左右的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，隨著水凝膠緩釋貼薄膜中莫匹羅星含量的增加，抑菌率呈逐漸增加的趨勢(shì)，當(dāng)莫匹羅星質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04% （SAZn3）時(shí)，抑菌率最高可達(dá)68.38%。盡管由于SAZn1莫匹羅星水凝膠緩釋貼含量較低（僅為4/10 000），抗菌性能不是特別令人滿意，但研究表明，在雙層水凝膠緩釋貼薄膜中引入莫匹羅星在抗菌過程中起著重要作用。

2.5?莫匹羅星水凝膠應(yīng)用

圖4為H&E染色后皮膚組織切片的顯微照片。作為一個(gè)生物學(xué)過程，傷口愈合可分為4個(gè)階段，即止血、炎癥、遷移、增殖和成熟階段。

由圖4可知，第3 d壞死組織內(nèi)可見大量炎癥細(xì)胞浸潤，部分肌細(xì)胞壞死。第7 d壞死組織消失，與對(duì)照組相比，各組均可見結(jié)締組織增生和成纖維細(xì)胞，真皮層新生血管增多。用SAZn2和SAZn3膜處理7 d后，膠原纖維和成纖維細(xì)胞開始遷移到損傷區(qū)域。第14 d，SAZn1、SAZn2和SAZn3組出現(xiàn)大量成纖維細(xì)胞和真皮毛囊;特別是經(jīng)SAZn3膜處理后，膠原蛋白新生數(shù)量增加，表皮結(jié)構(gòu)完整[15]。相反，未經(jīng)治療的傷口上有大量的炎癥細(xì)胞[16]。由此可見，在制備的樣品中，SAZn3水凝膠緩釋貼薄膜具有最好的創(chuàng)面愈合效果。

3?結(jié)語

以莫匹羅星和ZnO為原料，采用鑄造/溶劑蒸發(fā)法制備了一系列ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜。XRD、FTIR表征表明，ZnO與莫匹羅星具有良好的交聯(lián)性，制備的ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有透明性高、親水性好、溶脹能力強(qiáng)的多孔結(jié)構(gòu)。隨著莫匹羅星的加入和含量的進(jìn)一步提高，ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有良好的抗菌性能，無明顯的細(xì)胞毒性。當(dāng)應(yīng)用雙層莫匹羅星水凝膠緩釋貼薄膜治療全層皮膚傷口時(shí)，與對(duì)照組的緩釋貼相比，可以獲得更高的傷口愈合率，表明其作為一種新型緩釋貼在傷口愈合中的應(yīng)用潛力。

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收稿日期：2023-09-12；修回日期：2023-12-13

作者簡介：李?鵬（1984-），男，講師，研究方向：藥物制劑等;E-mail：lpengadf6@126.com。

基金項(xiàng)目：滄州市科技計(jì)劃自籌經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：204106056）。

引文格式：李?鵬，程?琴，付曉瑩.莫匹羅星水凝膠緩釋貼抗菌粘附性能測(cè)試與應(yīng)用研究[J].粘接，2024，51（2）：38-41.