[发明专利]具有生物活性的图案化细菌纤维素复合膜及制备和应用

说明书

本发明公开了一种具有生物活性的图案化细菌纤维素复合膜及制备和应用，涉及生物医用高分子复合材料技术领域。制备方法为将具有图案结构的模板倒置于能合成细菌纤维素的细菌培养液中，培养一段时间后，得到具有图案结构的细菌纤维素膜；然后浸渍到天然高分子活性材料溶液中，使所述具有图案结构的细菌纤维素与所述天然高分子活性材料通过氢键作用力复合，得到具有生物活性的图案化细菌纤维素膜。该复合薄膜能够快速诱导皮肤组织再生并减少瘢痕形成，且制备方法简单、绿色环保，可以规模化生产，在皮肤损伤修复中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子复合材料技术领域，更具体地，涉及一种具有生物活性的图案化细菌纤维素复合膜及制备和用于制备伤口敷料的应用。

背景技术

由于皮肤损伤会使机体暴露于各种有害物质中甚至血液流失严重，因此，为了快速诱导皮肤恢复其保护功能，有研究者设计了各种各样的伤口敷料以恢复皮肤的物理屏障功能，并通过加速皮肤组织再生来促进伤口愈合。然而，伤口敷料面临着恢复皮肤天然组织结构完整性的挑战。其中一些敷料缺乏较好的生物活性不能加速伤口愈合，而另一些敷料则在相对较短的时间内能够诱导伤口愈合。这将会导致损伤的皮肤无法恢复到原来正常的结构形态。

在伤口处理过程中，传统的伤口敷料如纱布等容易粘附在伤口上，在更换的时候易损伤创伤面，因而在临床上使用受到限制。细菌纤维素(BC)是一种由微生物如醋酸菌属(Acetobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、土壤杆菌属(Agrobacterium)等生产分泌而得的天然水凝胶，具有很好的生物相容性、高的持水能力、力学性能、渗透性和低毒性等优点，使得它在人工皮肤、伤口敷料、软骨组织工程材料、神经血管、血管和牙种植材料等方面有很好的应用。然而，由于BC缺乏生物活性，在促进伤口愈合方面的效果有待提高。天然高分子活性材料如胶原蛋白、明胶、透明质酸和蚕丝丝胶蛋白等来源丰富，具有优良的生物相容性和生物活性，在生物医药和组织工程领域受到越来越多的关注，逐渐成为天然生物材料领域研究的热点，然而，由于这些材料单独使用时力学性能较差，需要与其它材料进行复合而进行优劣势互补。此外，细胞外基质(ECM)的重塑对于皮肤组织创伤的修复起着至关重要的作用，它不仅可以作为一种动态的支架用于保护和促进伤口修复，还可以作为一种细胞生长的信号分子。因此，在时空上精确调控细胞-基质的生物化学和生物机械相互作用对于提高皮肤修复的有效性和质量至关重要。在我们之前的研究中，使用细菌纤维素-丝胶复合物(BC-SS)作为伤口敷料，体外研究结果表明该复合物能够促进成纤维细胞和上皮细胞的增殖，从而促进伤口愈合(Lamboni.L,Li.Y,Liu.J and Yang,G.Biomacromolecules,2016,17,3076–3084.)。然而，这种皮肤修复敷料会导致成纤维细胞无控制的增殖而导致过量胶原的沉积，从而会导致组织纤维化形成和生成瘢痕(Keane T.J.,Horejs C.,StevensM.M.,Adv.Drug Deliv.Rev.,2018,129:407-419；Coentro J.Q.,Pugliese E.,Hanley G.,Raghunath M.,Zeugolis D.I.,Adv.Drug Deliv.Rev.,2019,146:37-59.)。

发明内容

本发明解决了现有技术中伤口修复敷料会导致成纤维细胞无控制的增殖而导致过量胶原的沉积，从而会导致组织纤维化形成和生成瘢痕，提供一种具有生物活性的图案化细菌纤维素复合膜伤口敷料的制备方法，运用具有图案结构的细菌纤维素膜与天然高分子活性材料进行复合。该方法制备出的复合膜材料具有优异的力学性能和生物活性，表面具有细微沟纹结构，能够控制细胞的定向排列和生长形貌，并能促进伤口快速愈合，诱导成纤维细胞和沉积的胶原均匀分布，能减少成纤维化和瘢痕形成。

根据本发明的第一方面，提供了一种具有生物活性的图案化细菌纤维素膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将具有图案结构的模板倒置于能合成细菌纤维素的细菌培养液中，培养后，得到具有图案结构的细菌纤维素膜；