新型复合敷料的研制及临床应用可行性探讨

蔡 健

随着社会老龄化的不断加剧,糖尿病足、下肢静脉性溃疡、压疮等慢性难愈合创面的发病率也呈现出逐年增高的趋势[1]。此类疾病的传统治疗方法主要有抗生素全身应用、敷料外敷、生物疗法、物理疗法和手术植皮等,其中敷料外敷因使用便捷,且经济实惠在临床中应用较为广泛[2]。然而,目前临床所应用的敷料作用均较单一,在复杂、深度创面的治疗中往往不能各方面兼顾,从而导致创面愈合时间较长,故研制一种同时具备促进创面愈合和控制感染两种功能的新型创面敷料迫在眉睫。为此,笔者于本研究中对新型创面敷料的研制及研究进展进行了综述,旨在进一步明确新型复合敷料的研制方法及其在临床投入使用的可能性。

1 新型复合敷料的原料组成

敷料的构成通常包括支架原料和添加原料。目前常用的支架原料包括具有良好生物相容性的胶原蛋白和壳聚糖[3-5],胶原蛋白是机体含量最多、分布最广的蛋白质,也是皮肤真皮结缔组织最重要的细胞外间质成分,对细胞的增殖、分化和迁移等发挥着至关重要的作用,但却存在收缩性大、湿拉伸强度和耐水解能力差以及无抗菌性等缺陷；壳聚糖是一种天然聚阳离子多糖,具有抗菌、吸湿、促进凝血、促进创面愈合、镇痛等功能,且在生物相容性、黏附性、柔软性、成膜性等方面均比胶原蛋白更有优势,在一定程度上弥补了胶原蛋白的不足。添加原料包括银制剂、成纤维细胞生长因子等[6-7],银制剂内含有的活性银离子具有微量高效、低毒、广谱抗菌 （抗需氧菌、厌氧菌和耐药菌等）等特点,能够在有效杀灭耐药菌株的同时,不影响离体细胞的生长活性[8],因此,银离子敷料已成为临床治疗难愈性创面使用最广泛的敷料；成纤维细胞生长因子对创面愈合具有较强的促进作用,可显著加快创面的愈合速度[9-10]。

2 新型复合敷料的制备

将广泛存在于虾蟹壳、昆虫外骨骼中的甲壳素脱乙酰化处理,即可得到敷料中所使用的壳聚糖,其与成纤维细胞生长因子和银离子的价格均较低廉,可直接购买成品。壳聚糖的生物活性和吸附等特性都可在水溶液中体现,在药物运载系统中,尤其需要注意调控和平衡其与金属离子、蛋白质、细胞和细菌之间的相互作用,以保证其所运载的药物在靶组织局部的精准释放。胶原蛋白的获得主要有天然提取和人工合成两种途径。人工重组胶原蛋白具有可控性强、加工性强、质量稳定、排斥反应低等优点,但价格高昂,因此目前仍主要通过酶解法从猪、牛等动物的肌腱中提取天然胶原蛋白,以降低敷料的制备成本[11-12]。但在提取过程中,胶原蛋白原有的天然交联结构会受到不同程度的破坏,植入机体内易被蛋白酶水解,因此常需要在胶原分子中引入外在交联,如具有生物相容性的亲水性聚合物聚乙二醇,以改善其力学性能,使其在遇到创面渗液或创面炎症反应较强时逐步释放并发挥作用,此即胶原蛋白-药物缓释技术。

制备工艺中最为困难的是交联蛋白完成后数种材料的复合加载、交联和成膜。在此过程中需要确定几种原料添加的次序和时机,做到既能够通过载体稳定地释放银离子,又不干涉生长因子的生物学作用或对其他基质成分的促创面愈合作用产生负面影响；还要控制银离子的着色反应,避免药效下降。如为避免化学交联剂对创面敷料的潜在影响,可在基质冻干成膜前将胶原蛋白与成纤维细胞生长因子等多肽物质采用变性-复性方法进行连接,在保存胶原蛋白和成纤维细胞生长因子等多肽物质生物活性的同时,为其提供更多的药物连接空间和承载能力。

3 新型复合敷料的性能检测及动物实验

性能检测及动物实验是将新型敷料用于临床前的必经阶段。性能检测包括物理性能检测、化学性能检测和生物性能检测,其中物理性能检测又包括药物释放实验、扫描电镜孔隙率检测、细菌抑制、水溶解性、干燥失重试验等[13-15]；化学性能检测又包括酸碱度试验、重金属试验等[16]；生物性能检测又包括细胞毒性、致敏试验、皮内反应试验及离体细胞培养[17]。

性能检测之后的动物实验,用以检验疗效和副作用,包括新鲜创面覆盖实验、皮下埋植实验和感染创面细菌抑制实验[18-20]。其中,新鲜创面覆盖实验是将新型复合敷料与其他生物敷料进行对比,每天检测每组动物的全身和局部创面银离子、成纤维细胞生长因子的含量及创面黏附性、生物相容性、创面细菌和细胞增殖情况；皮下埋植实验是将新型复合敷料与不添加银离子和成纤维细胞生长因子的胶原基质材料进行对比,定期观察敷料内宿主细胞长入和细胞降解情况；感染创面细菌抑制实验是在动物模型创面上接种一定数量的耐药金黄色葡萄球菌或绿脓杆菌,观察不同时间点创面渗液中银离子和成纤维细胞生长因子含量与培养的细菌菌落之间的关系,以评估该敷料的生物学活性和抑菌作用。如赵大川等的研究显示,纳米银壳聚糖敷料对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及铜绿假单胞菌均有较强的抑菌作用,细胞毒性较低,可有效促进大鼠创面愈合[21]。谢海霞等在大鼠背部皮肤全层创伤模型的研究中发现,胶原蛋白-壳聚糖与海藻酸盐的复合敷料具有显著的促创面愈合作用,且无细胞毒性[22]。综合以上成果,将银离子、成纤维细胞生长因子寄托于胶原蛋白、壳聚糖的复合型敷料,在理化、生物及动物实验中均具有良好的效用,可见新型复合敷料的研制有充分的试验基础和良好前景。

4 新型复合敷料的临床试验

通过多次动物实验,逐渐完善敷料后,需将安全、有效的新型复合敷料用于临床试验性治疗,认真检测和正确评估临床治疗的效价比、安全性,以及工业化生产和技术发展空间,判定性能是否稳定、是否存在潜在的安全隐患,以决定其能否最终用于临床治疗[23]。

5 小结

目前,临床常用的抗菌敷料有载银缓释型抗菌敷料和纳米银抗菌敷料等,主要用于创面的抗菌,性能单一且价格昂贵[24]。而国内研究的产品还大多停滞在科研院所的研究试用阶段,性能不稳定、存在安全隐患是其难以占据市场的主要原因。为提高创面愈合效果、减少感染几率,将胶原蛋白作为载体,采用微网格技术将成纤维细胞生长因子及银离子等网络到由胶原-壳聚糖组成的扩散膜内,可能能够在获得良好经济效益和社会效益的同时,为改进和研制新型敷料服务于临床打下坚实的基础。