莫匹羅星水凝膠緩釋貼抗菌粘附性能測試與應用研究

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相結合的工藝，設計并制備了氧化鋅/莫匹羅星（ZnO/SA）雙層水凝膠緩釋貼薄膜。對雙層水凝膠緩釋貼薄膜的溶脹性、抗菌性能和體內傷口愈合能力進行了評價。結果表明，制備ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有較高的透明度、適當的吸濕性、良好的溶脹性和良好的力學強度。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，當莫匹羅星含量為0.04%時，ZnO/SA膜的抑菌率最高可達68.4%，且ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有較強的體內傷口愈合能力。

關鍵詞：莫匹羅星；水凝膠；緩釋貼；傷口愈合

中圖分類號：TQ427.2⁺5" " " "文獻標志碼：A" " " "文章編號：1001-5922（2024）02-0038-04

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

LI Peng1，CHENG Qin2，FU 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

為了實現大面積傷口愈合，已經開發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胞外基質的軟/濕特性而被廣泛認可。為了避免細菌引起的傷口感染，有必要在傷口緩釋貼中加入一些抗菌劑。一些學者進行了相關研究，如合成了殼聚糖/莫匹羅星復合水凝膠繃帶，發現該復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合作為藥物載體制備了納米復合水凝膠薄膜[2]。這些研究充分證明了莫匹羅星的引入可以增強水凝膠的抗菌性能，同時在各種傷口緩釋貼中，具有雙層結構的水凝膠最受關注，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愈合過程的能力。為了提高細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"試驗方案

1.1"試驗材料

莫匹羅星購自中國國藥控股化學試劑有限公司。從上海邁克林生物化學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。蘭州大學牙科醫院供應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，機械攪拌至完全溶解，制備質量分數為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溶液倒入培養皿中，在37 °C下干燥24 h，制備第一層膜[3]。

將不同質量（0、0.01、0.02和0.04 g）的莫匹羅星在室溫超聲系統中，懸浮在100 mL蒸餾水中30 min，然后進一步攪拌2 h。水溶液中莫匹羅星的最大質量分數為0.04% ，超過此質量分數時溶液中會發生明顯沉淀。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層水凝膠薄膜在質量分數5%氯化鈣中進行5 min的浸漬并進行交聯。用純凈水沖洗，再用過濾紙吸干膠片上的過量水分[5]。根據添加莫匹羅星的質量，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個不同位置測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）測定樣品的組成和結構。

1.4"抗菌性能測試

采用菌落計數法檢測ZnO/SA雙層水凝膠薄膜的抑菌活性。制備濃度為1.0 × 10⁶ CFU/mL的對數期常見病原體（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。對照組和實驗組的樣品分別放入含有1 mL細菌懸液（10⁶ CFU/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。采用質量分數4%的多聚乙烯醇作為載體，通過蘇木精-伊紅（H amp; E）法進行了病理切片檢查。

2"結果與討論

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處分別出現了O—H、C—H、COO—、羰基和C—O—C拉伸振動，而純ZnO粉末在438、3 438 cm^-1處出現吸收峰＼[10＼]，對應于Zn—O拉伸振動和O—H拉伸振動（ZnO粉末中存在未干的水凝膠中）。通過對比，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，分別對應莫匹羅星的（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特征峰都很尖銳，進一步表明莫匹羅星具有良好的結晶度[11-13]。對于莫匹羅星水凝膠緩釋貼薄膜，非晶態莫匹羅星在20.5°出現了一個寬的衍射峰。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）衍射相對應，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衍射峰。結果表明莫匹羅星與ZnO交聯良好，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面緩釋貼，需要在可控膨脹吸收積液的同時，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用中起著重要作用，因此采用體液（SBF）溶液對緩釋貼薄膜的溶脹行為進行了研究，結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著時間增加，莫匹羅星水凝膠先快速增加，后趨于穩定。在600 min后，SA、SAZn1、SAZn2、SAZn3溶脹比分別達到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間增加而增加，于240 min后達到均衡狀態，進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%），其溶脹性能達到最大。同時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劑單元通過非共價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負載，發現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SA摻量為0 g時，水凝膠的粘附性較低僅有20 kPa，此時莫匹羅星水凝膠未能懸掛負載。當SAZn1含量增加到0.01 g時，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%，但仍發生因增加負載而導致的粘附失效。當SAZn2的含量增加到0.02 g時，負載成功地被水凝膠附著并垂直懸掛在空氣中。與傳統醫用紗布相比，莫匹羅星水凝膠將水凝膠粘附在皮膚上時，可以緊密附著在組織上并抵抗劇烈運動[14]，這表明即使在身體運動中也有潛在的應用。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與許多表面結合。

2.4"莫匹羅星水凝膠抗菌性能

采用菌落計數法對雙層莫匹羅星水凝膠緩釋貼的抑菌效果進行了評價，樣品對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，對照組及SA菌落數分別為350及310，在對照組和SA上可以觀察到大量菌落，證實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菌落數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，較對照組菌落單位分別下降71.15%、35.43%、23.42%，進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雙層水凝膠膜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能，對4種樣品的抗菌率進行分析，總結如表2所示。

由表2可知，初始濃度為10⁶個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，當莫匹羅星質量分數為0.04% （SAZn3）時，抑菌率最高可達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"莫匹羅星水凝膠應用

圖4為Hamp;E染色后皮膚組織切片的顯微照片。作為一個生物學過程，傷口愈合可分為4個階段，即止血、炎癥、遷移、增殖和成熟階段。

由圖4可知，第3 d壞死組織內可見大量炎癥細胞浸潤，部分肌細胞壞死。第7 d壞死組織消失，與對照組相比，各組均可見結締組織增生和成纖維細胞，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胞開始遷移到損傷區域。第14 d，SAZn1、SAZn2和SAZn3組出現大量成纖維細胞和真皮毛囊;特別是經SAZn3膜處理后，膠原蛋白新生數量增加，表皮結構完整[15]。相反，未經治療的傷口上有大量的炎癥細胞[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面愈合效果。

3"結語

以莫匹羅星和ZnO為原料，采用鑄造/溶劑蒸發法制備了一系列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、溶脹能力強的多孔結構。隨著莫匹羅星的加入和含量的進一步提高，ZnO/SA雙層水凝膠緩釋貼薄膜具有良好的抗菌性能，無明顯的細胞毒性。當應用雙層莫匹羅星水凝膠緩釋貼薄膜治療全層皮膚傷口時，與對照組的緩釋貼相比，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。

基金項目：滄州市科技計劃自籌經費項目（項目編號：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試與應用研究[J].粘接，2024，51（2）：38-41.