항균 상처 드레싱을 위한 제자리 전기방사 요오드 기반 섬유성 메쉬

결과 및 토론

전기방사 섬유의 형태

그림 1과 같은 HHE-1 장치를 이용하면 제조된 PVP/I, PVP/PVPI, PVB/PVPI 용액을 편리하게 전기방사할 수 있다. as-fibers의 형태는 그림 2에 표시된 SEM 이미지에서 찾을 수 있습니다. SEM 이미지에서 전기방사된 섬유가 매끄러운 표면을 표시하는 반면 as-spun 섬유의 직경은 다른 분포를 나타냄을 분명히 알 수 있습니다. 다양한 재료와 농도. SEM 이미지와 표 1의 데이터를 종합적으로 결합하면 PVP/I 섬유의 경우 요오드 농도가 증가함에 따라 방사된 섬유의 평균 직경이 분명히 감소하는 것으로 나타났습니다. 이는 용액의 더 높은 전도도 때문일 수 있습니다. 요오드가 첨가되기 때문이다[36]. PVP/PVPI 및 PVB/PVPI의 경우 방사된 섬유의 평균 직경은 모두 PVPI의 농도가 높을수록 증가했으며 이는 혼합 용액의 점도 증가로 인해 발생할 수 있습니다[37].

I 또는 PVPI 농도가 0%, 1%, 2%인 방사된 PVP/I(a1–a4), PVP/PVPI(b1–b4), PVB/PVPI(c1–c4) 섬유의 SEM 이미지 및 각각 5%

EDS 및 FTIR

항균 특성을 달성하고 상처 치유에 도움이 되도록 요오드는 전기방사 섬유에서 중요한 역할을 했습니다. 요오드의 존재를 확인하기 위해 전체 스펙트럼 분석 모델에서 EDS를 조사했습니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 I/PVPI 농도가 더 높은 예를 들어 5%인 as-spun 섬유를 선택했으며 이미지는 주로 탄소를 제외한 각 종류의 전기방사 섬유에서 나타납니다(그림 3( a1), (b1), (c1))과 산소(Fig. 3 (a2), (b2), (c2))와 같은 고분자에서 여분의 요오드 원소도 관찰되었다(Fig. 3(a3), (b3) 및 (c3)). 더욱이, PVP 용액에 직접 첨가된 요오드는 PVPI 첨가 이외에 높은 농도의 요오드를 나타내었다. EDS 이미지에서 요오드가 발견될 수 있지만, 그림 3에서 분명히 요오드의 함량이 다른 원소에 비해 적다는 것을 알 수 있다. 그림 4의 FTIR 스펙트럼에서도 동일한 결론을 얻을 수 있습니다.

5% I/PVPI 도핑이 있는 방사된 PVP/I(a–a3), PVP/PVPI(b–b3), PVB/PVPI(c–c3) 섬유의 EDS 이미지의 다양한 요소

방사된 섬유 PVP/I의 FTIR 스펙트럼(a ), PVP/PVPI(b ), PVB/PVPI(c )

그림 4a-c는 다양한 첨가 농도를 가진 방사된 섬유의 FTIR 스펙트럼을 보여줍니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이 요오드나 PVPI의 첨가는 폴리머의 화학 구조를 분명히 변화시키지 않으며, 이는 첨가량이 적기 때문일 수 있습니다. 변경되지 않은 폴리머는 또한 다른 불확실성 없이 상처 치유를 위한 폴리머의 안정성을 보장했습니다.

습윤성

또한 이상적인 상처 드레싱은 상처 수화의 유지 및 과도한 상처 삼출물의 흡수와 같은 몇 가지 이점을 포함해야 하며, 이는 설계된 상처 드레싱의 습윤성을 요구할 수 있다고 믿어졌습니다[5, 7,8,9]. 결과적으로, 우리는 또한 SBF 접촉각을 측정하여 방사된 섬유질 메쉬의 친수성을 조사했습니다. 그림 5에서 알 수 있듯이 세 종류의 전기방사 섬유막은 모두 요오드와 PVPI의 농도가 증가함에 따라 좋은 친수성을 나타내었다. PVP 기반 메쉬의 경우 고분자의 친수성으로 인해 전기방사된 섬유 메쉬도 작은 SBF 접촉각을 설정했으며 PVP/I의 경우 각도가 19.5°로 증가했습니다(그림 5(a-a3) 및 ( b–b3). 증가된 SBF 접촉각은 이러한 메쉬의 표면 거칠기 증가로 인해 발생할 수 있습니다. 그러나 PVB 기반 메쉬의 경우는 다릅니다. 우리의 이전 연구에서 전기방사된 PVB 섬유 메쉬는 불균등한 구조로 인해 소수성을 나타냄이 지적되었습니다[38]. PVPI가 없는 경우 PVB 전기방사 메쉬는 그림 5(c)에서 볼 수 있는 것과 유사한 접촉각의 경우를 보여줍니다. PVPI가 PVB에 도핑됨에 따라 SBF 접촉각은 감소하고 PVPI가 2%보다 높으면 빠르게 0으로 감소하여 PVPI가 방사된 섬유질 메쉬의 친수성을 증가시켰음을 나타냅니다. 이 섬유질 메쉬의 우수한 친수성은 과도한 상처 삼출물을 흡수하는 능력을 보장하고 상처 드레싱 적용에 도움이 될 것입니다.

요오드/PVPI 농도가 다른 PVP/I(a–a3), PVP/PVPI(b–b3), PVB/PVPI(c–c3) 섬유의 SBF 접촉 검사

투기성

이상적인 상처 드레싱은 또한 상처 치유를 위한 긍정적인 환경을 제공하기 위해 우수한 통기성을 필요로 합니다[9, 11, 12, 13]. 여기에서 우리는 또한 표 2와 같이 이러한 종류의 요오드 도핑된 섬유 메쉬의 통기성을 조사했습니다. 표 2에서 볼 수 있듯이 PVP에서 요오드의 도핑이 증가함에 따라 공기 투과도도 59.92에서 59.92로 증가했습니다. 324.3mm s ⁻¹ , 감소된 직경과 증가된 다공성으로 인해 발생할 수 있는 반면 PVP 및 PVB에 도핑된 PVPI가 있는 섬유 메쉬의 공기 투과성은 분명한 경향을 나타내지 않습니다. 그럼에도 불구하고 5% 도핑된 것은 순수한 폴리머보다 더 나은 기체 투과성을 보여줍니다. 비교를 위해 시장에서 구입한 두 가지 전통적 상처 드레싱(TWD)의 통기성도 테스트했습니다. 설계된 전기방사 섬유상 상처 드레싱이 시중에 나와 있는 것보다 공기 투과성이 더 좋습니다.

공기 투과성에 대한 추가 조사를 위해 방사된 메쉬의 기공 크기와 기공 분포를 테스트했습니다. 표 3과 같이 방사된 메쉬의 평균 기공 크기를 나열했습니다. 일반적으로 평균 기공 크기가 클수록 표 2의 데이터와 비교하여 통기성이 우수합니다. 또한 방사된 섬유질 메쉬의 기공 크기는 주로 균일하며 평균 크기에서 가장 큰 부분을 차지할 수 있습니다. 추가 파일 1:그림 S1에서 찾을 수 있습니다. 이러한 전기방사 메쉬의 기공 크기는 1.936–9.152μm 영역에 있었으며 이는 인간 조직 세포 크기와 일치하여 상처 치유에 도움이 될 것입니다. 그러나 기기의 정밀도로 인해 TWD의 기공 크기가 너무 작아 테스트할 수 없었으며 이로 인해 TWD의 통기성이 떨어질 수 있습니다.

항균 활동

이상적인 상처 드레싱의 또 다른 요구 사항은 상처 감염을 예방하고 치료하기 위한 무균 및 항생제입니다[11,12,13]. 이 작업에서 요오드와 PVPI 도핑은 이를 달성하는 데 적합합니다. 방사된 섬유질 메쉬의 항균 활성은 E. 대장균 및 S. 구균 , 그림 6에 표시된 대로. 그림 6에서 순수 PVP 또는 PVB에 대해 정균 원이 형성되지 않았음을 알 수 있습니다. 폴리머에 요오드 또는 PVPI가 도핑되면 방사된 섬유질 막은 24시간 간격 후에 두 박테리아 균주에 대한 명백한 억제 영역을 나타냅니다. 또한, 요오드가 도핑된 PVP는 E. 대장균 및 S. 구균 , PVPI가 도핑된 PVP가 2위, PVB/PVPI가 마지막입니다. 우수한 항균 특성은 요오드 기반 전기방사 섬유 메쉬가 상처의 세균 감염에 대한 상처 치유에 사용될 수 있음을 보장합니다. 또한, 추가 항균제의 농도가 높을수록 메쉬의 항균성이 우수함을 기대할 수 있다. 결과적으로 용액에 더 많은 요오드 또는 PVPI를 추가하면 더 나은 항균성을 쉽게 얻을 수 있습니다.

E에 대한 as-spun 멤브레인의 항균 활성. 대장균 및 S. 구균

현장 응용 프로그램

원위치 상처 드레싱은 상처 부위에 주름이나 홈이 없는 순응성, 적용 용이성, 개선된 환자 순응도 및 편안함과 같은 추가적인 우수성으로 인해 효율성에 도움이 될 것으로 믿어집니다[39]. 결과적으로, in situ electrospinning은 상처의 크기와 깊이에 관계없이 환자의 병변에 직접 조직 수복 및 상처 치유를 위한 적절한 대체물을 생산하는 유용한 개념으로 간주됩니다[18, 34, 35, 40, 41]. 그림 7a, b에서 볼 수 있듯이 요오드 기반 섬유 메쉬는 HHE-1 장치에 의해 "손상된 손"에 제자리 전기방사될 수 있으며 피부의 두 번째 층처럼 피부 표면에 박막을 형성합니다. 정전기 인력에. 전기방사된 PVP-I 섬유막은 유연성과 조밀함이 우수하며 필요한 경우 쉽게 제거할 수 있습니다(그림 7c, d 참조). PVP-I 상처 드레싱의 원위치 전기방사에 대한 보다 생생한 세부 정보는 추가 파일 1:비디오 S1 및 S2 및 그림 S2에서 확인할 수 있습니다.

휴대용 장치 및 요오드 기반 전기방사 섬유 매트의 현장 적용. HHE-1을 사용하면 전기방사 요오드 기반 PVP/I 메쉬를 "부상당한 손"(a –b ), 전기방사 매트는 "상처 침대"에서 쉽게 제거할 수 있습니다(c –d )