DOI: 10.1021/acsinfecdis.0c00321

一半以上的糖尿病伤口表现出感染的临床症状，且预后不良。本研究旨在研制一种可负载生物活性抗生素和血小板衍生生长因子（PDGF）的同轴芯鞘聚乳酸-乙交酯（PLGA）纳米纤维支架，用于糖尿病感染创面的修复。将PDGF和PLGA/抗生素溶液分别泵入两个独立的毛细管内进行同轴静电纺丝，以制备可生物降解的芯鞘纳米纤维。纺制的纳米纤维支架可持续释放PDGF、万古霉素和庆大霉素长达三周。该支架降低了磷酸酶和张力蛋白同源物的含量，增加了创面周围血管生成标志物（CD31）的含量，促进了感染性糖尿病创面修复的早期愈合。载有抗生素/生物分子的PLGA纳米纤维为感染性糖尿病伤口部位的组织再生提供了一种非常有效的方法。

图1.同轴和混合纳米纤维膜的特性。芯鞘（A）和混合（B）电纺纳米纤维的电子显微镜扫描照片（比例尺：5μm）。提供两组直径的分布（C-D）；同轴纳米纤维和混合纳米纤维的平均直径分别为371±162nm和655±206nm。激光扫描共聚焦显微镜（E-F）对reGFP的观察显示，芯鞘组的线状reGFP密度高于混合组。透射电子显微镜图像显示在芯鞘组（G）中有两种密度（红线之间），而在混合处理组（H）中没有。同轴（I）组和混合（J）组中测得的接触角分别为86.3°和89.6°，并且没有显著差异（p=0.077）。同轴和混合PLGA纳米纤维支架的应力-应变曲线（K）；底部轨迹为rhPDGF-BB或PBS/抗生素/PLGA支架，极限抗拉强度为2.78MPa，断裂应变为129.89％；顶部轨迹为混合抗生素/PLGA支架，极限抗拉强度为3.22MPa，断裂应变为67.7％。

图2.万古霉素（A），庆大霉素（B）和rhPDGF-BB（C）在芯鞘纳米纤维膜中的体外释放行为和生物活性。三周的释放模式，显示从第1天（万古霉素：2330±414µg/ml；庆大霉素：1946±104µg/ml）到第21天（万古霉素：82±50µg/ml；庆大霉素：121±55µg/ml）稳定释放。在三周期间，两种浓度均超过最小抑菌浓度（20μg/ml），并且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生物活性均超过40％。直到第21天释放的rhPDGF-BB浓度（54.6.1±11.4ng/ml）才发生波动，范围从23.6ng/ml（第5天）至62.7ng/ml（第14天）。第21天万古霉素（D）和庆大霉素（E）的累积释放分别为84.6±1.7％和81.6±2.2％。第1、2和3周释放的rhPDGF-BB洗脱液的生物活性显著改善了成纤维细胞的增殖（F）（**p<0.01；***p<0.001）。

图3.金黄色葡萄球菌和大肠杆菌温育24小时后，感染性糖尿病伤口不同天数的治疗情况（比例尺=5mm）。第0天注意到白色脓样物质（白色箭头），表明伤口被细菌感染（A-C）。rhPDGF-BB组（A，D和I）的伤口恢复速度比不含rhPDGF-BB的同轴组（B，E和J）和仅含抗生素的混合组（C，F和K）的伤口恢复快（L）（**=p<0.01；***=p<0.001）。

图4.第14天三组糖尿病伤口的组织学显微镜图像（A，B和C）（比例尺=100μm）；rhPDGF-BB组的表皮厚度最大（D）（***=事后p<0.001）。

图5.在含芯鞘rhPDGF-BB/抗生素（A，B和C），PBS/抗生素（D，E和F）以及仅混合抗生素（G，H和I）的不同组中，抗CD31抗体在糖尿病感染伤口上的免疫荧光显微镜图像（比例尺=50μm）。rhPDGF-BB组真皮（双箭头）中CD31与DAPI的比值最高（B，E和H）（J）（***=p<0.001）。

图6.第2周伤口区域中PTEN的蛋白质印迹。芯鞘rhPDGF-BB/抗生素/PLGA组的PTEN与GAPDH的比值低于芯鞘PBS/抗生素/PLGA组以及仅含抗生素的混合PLGA组（***=p<0.001）。

图7.用于电纺同轴芯鞘纳米纤维的装置。（A）同轴静电纺丝针的设计。（B）同轴针。（C）同轴静电纺丝工艺示意图。