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一、研究背景
皮肤是人体最大的器官,是防止各种损伤的保护屏障。它有两层:表皮和真皮层。表皮由感觉轴突、免疫细胞和角质形成细胞组成。真皮由皮肤附属物、成纤维细胞和肥大细胞组成。组织工程的目标是创造一种具有生物相容性、可控生物降解性和正确机械性能的支架来修复受损皮肤。在受伤时,它会冲击我们的皮肤表面和下面的组织,形成伤口。愈合是一个自然过程,涉及复杂的机制来恢复皮肤的正常结构和功能。皮肤有多种功能,作为一个保护屏障,保护我们的身体免受有害的外部因素,如细菌,紫外线辐射和化学物质。皮肤还通过出汗、扩张或收缩血管来帮助调节体温。它让我们通过特殊的神经末梢感知触觉、压力、热和寒冷。皮肤在免疫防御中起着重要作用,它容纳了可以检测和抵抗病原体的免疫细胞。当暴露在阳光下时,它也有助于维生素D的合成。皮肤已经形成了一套被称为伤口愈合反应的机制,可以快速有效地愈合屏障中的裂缝。根据最近的研究,全球伤口护理市场将从2021年的198亿美元增加到2026年的278亿美元,复合年增长率为7.6%。因为皮肤越来越容易受到烧伤和手术或创伤的伤害。有几种情况会引发伤口,包括外伤、遗传因素、轻微擦伤、烧伤和外科手术。愈合受损会影响各种类型伤口的恢复,包括急性伤口(手术切口或创伤性损伤)和慢性伤口(糖尿病足溃疡)。急性伤口是轻微的割伤,通常在几天内愈合。随着细胞的迁移,炎症发生,神经生长,新血管形成。大手术需要一段时间才能愈合,可能会留下明显的疤痕。慢性伤口是一种持续存在的屏障缺陷,在3个月内没有愈合,治疗起来很有挑战性。为了在现代治疗中有效地处理伤口,关键是要确保彻底清洁,清除异物,减轻压力,使用合适的敷料,并在必要时使用抗生素。
传统医学为伤口愈合提供了宝贵的见解。如图1所示,将纳米技术整合到这一领域似乎是一种很有前途的方法。通过将生物活性化合物整合到纳米材料中,研究人员可以创造出创新的伤口敷料和输送系统,从而优化组织再生并将感染风险降至最低。古代智慧和现代科学的结合可以在伤口愈合方面产生更有效和更有针对性的干预措施。这种跨学科的方法有可能大大提高治疗效果。自古以来,药用植物提取物的使用一直是文化遗产的一部分,特别是在传统医学中。这些以植物为基础的疗法,如输液、软膏和敷布,已经显示出有希望的伤口愈合特性。这一宝贵的知识已经代代相传,可以在药学研究的历史文献中进一步探索。各种治疗方法用于伤口管理、手术切除坏死组织和药物治疗,但结果仍然令人不满意。在伤口护理方面需要新的、负担得起的和有效的治疗方法。研究人员现在正在关注世界各地民间药物中使用的草药作为伤口愈合的潜在治疗剂。传统医学经常吹捧各种药用植物对伤口愈合的有效性,但其科学机制和功效有待进一步探索。伤口愈合是一个涉及生物化学和细胞事件的良好协调过程,其中受损组织试图自我修复。这个复杂的过程涉及血细胞、介质和生长因子的相互作用,最终使健康组织和皮肤再生。植物含有具有抗氧化特性的植物化学物质,可以帮助伤口愈合。当活性氧(ROS)水平高时,它们可以通过破坏细胞膜来阻碍伤口愈合过程。此外,过量的ROS可引起显著的组织损伤,甚至可能导致肿瘤转化。
在制备纳米纤维的方法中,通过静电纺丝设备制备的静电纺丝是最受欢迎的技术之一,因为它具有成本效益和效率,可以从各种聚合物中生产超细纳米纤维结构。为了加快伤口愈合进程,设计具有抗生素和抗菌性能的纳米纤维垫/伤口敷料是必不可少的。与传统敷料相比,纳米纤维支架有几个优点(图2)。它们具有大的表面积体积比、小的孔径和高的孔隙率。这些特性允许更好的渗出物吸收,改善伤口渗透性,并有助于防止进一步感染。静电纺纳米纤维具有革新伤口愈合方法的潜力。这些纳米纤维由合成和天然聚合物制成,可以与生物活性化合物结合,以提高伤口愈合效果。通过探索生物活性化合物的合成技术、材料选择和协同作用,研究人员可以全面了解如何提高伤口愈合。
二、摘要
创新创面敷料的开发是有效创面护理的关键。这是一个活跃的研究领域,推动了对慢性伤口发病机制的更好理解。正确处理伤口护理是一项临床挑战,但对该领域进步的需求日益增长。药用植物和纳米技术的协同作用,通过促进不同愈合阶段的适当进展,为加速急性和慢性伤口的愈合过程提供了一种有希望的方法。金属纳米颗粒在促进伤口有效愈合和预防继发性细菌感染方面发挥着越来越重要的作用。它们的小尺寸和高表面积有助于增强伤口部位的生物相互作用和渗透。这些纳米颗粒专为局部药物输送而设计,能够持续释放治疗分子,如生长因子和抗生素。这种有针对性的方法确保最佳的细胞间相互作用,增殖和血管形成,促进有效和可控的伤口愈合。通过静电纺丝设备制备的纳米支架由于其优异的性能,包括输送能力、高孔隙率和高表面积而备受关注。它们模拟细胞外基质(ECM),因此具有生物相容性。为了应对抗生素耐药性的惊人增长,生物混合纳米纤维伤口敷料正在逐渐取代传统的抗生素输送系统。这种新兴的伤口敷料包括具有固有抗菌特性的生物聚合物纳米纤维、天然衍生化合物和生物功能剂。纳米技术、微型纳米材料、纳米支架、纳米纤维和生物材料被用于靶向药物递送,旨在伤口愈合。本文综述了负载纳米颗粒的纳米纤维支架对伤口愈合的影响,包括生物(体内和体外)和力学结果。
三、结论
由于其令人印象深刻的生物相容性和湿稳定性,交联静电纺纳米纤维在伤口愈合方面显示出巨大的前景。研究人员一直在深入研究不同的材料和生物活性剂,以提高静电纺伤口敷料的愈合性能。一个特别令人兴奋的研究途径是在伤口敷料中使用天然产品作为抗菌和抗氧化添加剂。通过利用自然的力量,科学家们正在探索这些天然化合物加速愈合过程的潜力。从各种来源提取生物活性物质的想法也很吸引人。然而,进行彻底的临床试验以确保这些天然产品的安全性和有效性至关重要。在将其加入伤口敷料时,我们必须解决其毒性和安全性问题。根据创伤的具体类型,创伤敷料在未来将面临多种挑战。感染控制、快速有效止血、不同伤口类型的个性化、生物相容性、水分管理、长期稳定性和应用方便性都是值得关注的重要领域。伤口治疗技术的不断进步,如整合基因编辑工具、材料科学工程和跨学科方法,为彻底改变伤口护理提供了巨大的潜力。这些创新可以促进皮肤再生和修复,最终导致更有效和高效的伤口愈合方法。
图1.示意图
图2.利用环保方法合成纳米颗粒的过程
图3.伤口愈合的分期:A止血,B炎症,C增生,D重塑
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纳米纤维及其应用