細菌纖維素可以用于傷口敷料嗎

纖維素是地球上最豐富的生物聚合物, 要分布于植物如樹木、棉花等中, 它是形成植物細胞壁的主要成分, 也是形成許多真菌、藻類細胞壁的主要成分。隨著人們對纖維素類產品需求的增加，人們生產纖維素的方法正不斷地改進和更新。近年,發(fā)現(xiàn)一些細菌也能產生纖維素, 其結構、理化特性和生化特性等皆與植物纖維素有較大的差異, 與植物纖維相比, 細菌纖維素(Bacterial Cellulose , BC)是由超微纖維組成的超微纖維網。不僅是地球上除植物纖維素之外的另一類由細菌合成的天然惰性材料, 而且是自1989年Yamanaka等發(fā)現(xiàn)BC具有獨特的功能后, 以微生物作為載體, 在分子水平上有高純度、高結晶度、綠色環(huán)保的BC成為世界上公認的性能優(yōu)異的新型生物學材料。

細菌纖維素（Bacterial Cellulose）是由一定的微生物（主要為細菌）產生的細胞外纖維素, 最早由英國科學家Brown利用化學分析方法確定。

細菌纖維素的形成機制等基礎研究: 1886年, Brown最 先發(fā)現(xiàn)并報道BC。他觀察到在醋酸發(fā)酵過程中培養(yǎng)基表面形成一層凝膠狀膜經進一步分析確定這是由醋酸桿菌發(fā)酵產生的一種纖維素物質將其命名為纖維素薄膜。后, 很多課題組對BC的形成機制做了研究,相關學者發(fā)表了一系列有關BC的基礎研究論文。Hestrin等在1947年第一 次詳細闡明A. xylinum合成纖維素的機制。Schramm等在1954年報道 了纖維素形成過程中的影響因素,研究了培養(yǎng)基以及相關抑制劑對其形成的影響,并于1957年研究了合成該纖維素的酶系統(tǒng),同一個課題組的EIhananOGromet等于1962年研究了纖維素合成過程中的中間產物。后期研究主要集中在A.xylinum合成纖維素的生物模型機制。1977 年,Colvin等曾嘗試以一種單糖為原料利用纖維素臺成酶全生物合成纖維素產品。1992 ~ 1993年, Okiyama等報道了實驗室大規(guī)模培養(yǎng)及通過改進發(fā)酵罐的設計生產BC的文章。Fontana等將咖啡因和黃嘌呤添加到醋酸菌的培養(yǎng)基中, 發(fā)現(xiàn)它們對纖維素的產量有促進作用。

作為一種很有潛力的新型生物材料, 細菌纖維素不僅具有良好的生物親和性、相容性、降解性、適應性, 且無過敏反應, 還具有高的持水性和結晶度、良好的納米纖維網絡、高的張力和強度, 尤其是良好的機械韌性等優(yōu)良性能。

其在醫(yī)用敷料、人造血管及人造骨骼等醫(yī)用材料方面及生物載體上的應用也日益受到人們的關注。

一、以醫(yī)用材料研究為例, 細菌纖維素具有以下五大優(yōu)點

◆高持水性：細菌纖維素內有很多“孔道”, 有良好的透氣性、透水性, 具有很強的吸水性, 能吸收 60～700 倍于其干重的水分。高持水能力使細菌纖維素材料能吸收傷口滲出物, 起到很好的引流效果, 從而縮短創(chuàng)面干燥所需的時間。

◆高抗張強度及彈性模量：細菌纖維素纖維直徑為10～100nm, 抗張強度高, 彈性模量為一般纖維的數(shù)倍至10倍以上, 高達138GPa。 

◆高抗撕性：細菌纖維素膜的抗撕性比聚乙烯醇（PVA）膜和聚氯乙烯膜要強5倍。

◆多“孔道”： 細菌纖維素材料本身的空間三維網絡結構能有效地阻止微生物侵入, 避免傷口感染, 保證皮膚創(chuàng)傷治療過程正常通氣, 而細菌纖維素膜的高柔軟性保證了以其作敷料可根據(jù)傷口形狀和位置進行任意的形態(tài)設計。 

◆可調控性：利用細菌纖維素生物合成時, 可根據(jù)需要合成各種仿生組織工程材料。

除了以上幾點, 細菌纖維素還具有較高的生物適應性和良好的生物可降解性, 可在自然界中直接降解, 不污染環(huán)境。

研究顯示，其做繃帶、紗布和創(chuàng)可貼等，可減少對傷口的刺激，有效緩解疼痛，加快傷口愈合等優(yōu)良性質。可廣泛應用于傷口、燒傷、皮膚護理等皮膚病學領域。由于其本身無抗菌效果，也可以通過復合技術對細菌纖維素進行修飾，賦予其良好的抗菌性能，使其在醫(yī)用敷料方面有更好的應用前景。細菌纖維素在醫(yī)用敷料產業(yè)具有廣闊的應用前景。

二、細菌纖維素可以用于傷口敷料嗎

在皮膚創(chuàng)傷修復過程中, 創(chuàng)面敷料起到非常重要的作用。

近些年來, 伴隨著現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展, 人們也已普遍關注到傷口敷料不僅僅是用來覆蓋傷口, 更加應該具有傷口的保濕、防粘連、抗菌以及促進愈合等特性, 各種新型傷口敷料也因此被研制出來。

作為一種世界上公認的性能優(yōu)異的新型生物學材料, 已有大量研究已證實細菌纖維素作為傷口敷料的可行性, 不僅具有良好的親水、抑菌特性和良好的生物兼容性, 與其他傷口敷料或人工皮膚相比, 潮濕情況下力學強度高, 對液、氣及電解物有良好的通透性, 與皮膚相容性好, 無刺激性, 可有效緩解疼痛, 防止細菌的感染和吸收傷口滲出的液體, 促進傷口的快速愈合, 有利于皮膚組織生長。

細菌纖維素膜還可作為緩釋藥物的載體, 攜帶各種藥物, 利于皮膚表面給藥, 促使創(chuàng)面的愈合和康復, 而且產物制備過程簡便、環(huán)保、生產成本低, 可實現(xiàn)制備出的敷料產品的大規(guī)模實際應用。

三、到目前為止, 國內、外關于細菌纖維素作為傷口敷料已有大量研究。

如系統(tǒng)研究和優(yōu)化了細菌纖維素膜的結構和性能, 以達到提高孔隙率、透氣性和保濕性等多種理化特性；

以細菌纖維素為基礎的復合材料也成為國內外科學家研究的熱點, 將細菌纖維素與納米銀顆粒結合形成復合抗菌敷料, 動物實驗證明其可減少傷口感染和愈合時間；

利用微波處理細菌纖維素膜與聚丙烯酰胺得到水凝膠復合膜, 并研究了其用于局部深度燙傷治療的可行性；

通過小鼠燙傷實驗和體外抑菌實驗證明細菌纖維素-氧化鋅納米顆粒復合物具有良好的抑菌特性和治療燙傷效果……

細菌纖維素及其復合材料在傷口敷料應用中正展現(xiàn)出強大潛力, 也越來越引起國內外專家的關注。由此來看，未來細菌纖維素在生物醫(yī)學領域前景無限??！

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