요오드 기반 섬유 메쉬의 인시투 전기방사로 첨단 항균 상처 드레싱 구현

요약

최초로 휴대용 인시투 전기방사로 요오드 함유 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 폴리비닐부티랄(PVB) 용액을 전기방사하여 높은 다공성, 우수한 가스 투과성, 강력한 항균 활성을 겸비한 섬유 메쉬를 생산했습니다. 주사전자현미경(SEM)으로 매끄럽고 균일한 섬유 확인, 직경은 요오드 함량 증가 시 감소. 에너지 분산 분광법(EDS)과 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법으로 폴리머 화학 변화 없이 요오드 존재 확인. 결과 메쉬는 낮은 접촉각(<20°)과 최대 324 mm s⁻¹ 공기 투과율로 기존 상처 드레싱 능가. E. coli와 S. aureus 항균 테스트에서 명확한 억제 존, 5% 요오드 도핑 PVP에서 최고 활성. 중요하게 휴대용 장치로 불규칙한 상처 표면에 직접 도포 가능, 유연하고 환자 친화적 드레싱 솔루션 제공.

배경

전기방사 나노섬유 막은 세포외 기질을 모사하는 나노스케일 구조로 지혈, 가스 교환, 무흉터 치유 촉진해 상처 치료 금표준. PVP와 PVB는 생체적합성, 용해성, 저독성으로 상처 드레싱 이상적 기질. 요오드와 PVP 복합체(PVPI)는 광범위 항균제로 오래 사용. 그러나 기존 PVPI 기반 드레싱은 사전 제조 메쉬 필요, 절단이나 재도포로 추가 외상 유발 가능. 인시투 전기방사는 드레싱을 상처에 직접 증착해 이 단계 제거.

재료 및 방법

• 폴리머: PVP(250 kDa, 에탄올 13 wt%) 및 PVB(100 kDa, 에틸알코올 10 wt%).
• 요오드 로딩: 1%, 2%, 5%(wt%) 요오드 또는 PVPI를 폴리머 용액에 용해. 사용 전 ≥24시간 교반.
• 장치: 휴대용 전기방사 장치(HHE-1), 고정 10 kV, 노즐 직경 0.1 mm, 수집 거리 8 cm.
• 특성 분석: SEM(Phenom ProX, 10 kV) 금 코팅 후; EDS 원소 매핑; FTIR(Thermo Nicolet iN10); 접촉각 2 µL 모사 체액(SBF); 공기 투과율(Textest FX3300, 200 Pa); 기공 크기(PSM 165); E. coli(ATCC 10536) 및 S. aureus(ATCC 25923) 항균 존.

결과 및 논의

섬유 형태

SEM 이미지에서 매끄럽고 결함 없는 섬유 확인. 요오드 단독 도핑 PVP 섬유는 평균 직경이 1.2 µm(0%)에서 0.6 µm(5%)로 점진적 감소, 용액 전도도 증가 기인. 반면 PVPI 도핑 PVP와 PVB 섬유는 점도 상승으로 고농도에서 직경 약간 증가.

원소 및 분광 확인

5% 요오드/PVPI 시료 EDS 스펙트럼에서 지배적 C, O 신호와 함께 뚜렷한 요오드 피크 확인, 성공적 내재화 입증. FTIR 스펙트럼에서 특징적 PVP/PVB 밴드(예: ~1720 cm⁻¹ C=O 신장) 무시할 만한 이동, 요오드 또는 PVPI가 폴리머 백본 방해 않음 확인.

습윤성

모든 메쉬 고친수성; 요오드/PVPI 함량 증가 시 접촉각 20° 미만으로 감소. 일반적으로 소수성인 PVB 메쉬도 PVPI 2% 초과 시 거의 완전 습윤, 친수성 요오드 복합체 덕분.

공기 투과율 및 기공 구조

공기 투과율 순수 PVP 59.9 mm s⁻¹에서 5% 요오드-PVP 324.3 mm s⁻¹로 상승. PVPI 도핑 시료 200 mm s⁻¹ 이상 유지. 기공 크기 1.9-9.1 µm 범위, 피부 세포 치수와 일치해 최적 가스 교환 지원. 상용 드레싱 대비 전기방사 메쉬 2-4배 높은 투과율.

항균 활성

명확한 억제 존은 요오드/PVPI 도핑 메쉬에서만 출현. 5% 요오드-PVP 시료가 E. coli와 S. aureus 모두에서 최대 억제 존(~25 mm) 보임, PVPI 도핑 PVP와 PVB/PVPI 능가. 이 경향은 내재된 요오드 종의 용량 의존적 항균 효능 강조.

인시투 적용

HHE-1 사용해 모형 손 상처에 메쉬 직접 증착, 정전기적 인력으로 부착되는 순응성 얇은 막 형성. 메쉬 유연하게 유지, 부드럽게 벗겨내기 가능, 추가 장비 없이 재도포 가능.

결론

휴대용 인시투 전기방사 플랫폼이 구조적 충실도, 우수한 통기성, 강력한 항균 작용을 겸비한 요오드 로딩 PVP/PVB 메쉬 생산. 사전 제조 드레싱 불필요, 맞춤형 최소 침습 상처 치료 솔루션 제공.