丝线缝合 reinforced with Cefixime nanoparticles using polymer hydrogel ([email protected]); Preparation, Bacterial resistance 和 机械性能

文件类型:原始研究文章

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1 AJA医科大学医学系病理学系,伊朗德黑兰

2 伊朗喀山喀山大学化学学院应用化学系

3 伊斯兰阿扎德大学生物技术系,伊朗法拉瓦让Falavarjan Branch

抽象

目标:本研究的目的是通过创建新的抗菌丝绸缝合线来预防手术部位感染(SSI)。
方法:通过共价交联与聚乙烯醇(PVA)水凝胶混合,将头孢克肟三水合物(CFX)制成纳米颗粒。剧烈搅拌混合物以获得均匀的凝胶。在这种条件下,聚合物链将CFX分离为纳米颗粒并捕获它们(CFX @ PVA)。丝线的浓缩是通过将其浸入CFX @ PVA溶液中进行的。通过扫描电镜证实缝线表面PVA水凝胶中捕获的CFX纳米颗粒。 CFX @ PVA丝线缝合的效果 使用Santammachine分析抗张强度 控制器。测试了增强丝线的抗菌活性 大肠杆菌 (ATCC25922) 和 金黄色葡萄球菌 (ATCC25924).
结果: 所有抗菌研究均清楚表明,使用新型CFX @ PVA丝线缝合 就预防耐药菌而言,可以代表临床优势,例如 金黄色葡萄球菌(S. 金黄色),与敏感细菌相同,持续15天。复合材料在断裂前的最大伸长率,模量和延伸率,在增强丝线和未处理丝线之间显示出统计学上的显着差异。 No statistically significant difference was found between 日e Failure load, Stress, Bending 和 Energy.
结论: Our data indicate 日at [email protected] 丝线缝合s are capable of reducing 日e risk of SSIs, 和 has a good mechanical strength to keep 日e wound sides closed, during early healing recovery.

关键词


介绍

手术部位感染(SSI),通常是从 金黄色葡萄球菌(S. 金黄色) and 大肠杆菌 (大肠杆菌)并通过伤口边缘的分离来阻止伤口愈合;因此,死亡风险和医疗保健增加了。死亡风险和医疗费用[1-3]。由于外科缝合线可保持伤口边界闭合,因此它们可能是完全愈合的主要原因,并且它们还允许细菌感染提供SSI。因此,已经开发了具有抗菌剂的缝合线,以减少细菌对缝合线材料的粘附[4]。丝绸具有不可吸收的编织结构,该材料由广泛用于眼,神经和心血管等不同手术的材料制成[5,6]。

在最近的研究中评估过,具有抗菌特性的聚合物可用于丝线缝合和伤口愈合中[7]。三氯生涂层缝合线用于愈合,儿科普外科[8],儿科神经外科[9],胸廓[10]和腹部外科[11,12],并且表现良好。头孢克肟是广谱的第三代头孢菌素抗生素,对 金黄色葡萄球菌 [13].

水凝胶的纳米结构和微观结构可用于加工新型复合材料[14-16]。水凝胶结构(例如聚合物网络)内嵌有特殊的纳米分散体,微粒和其他聚合物[17,18]。水凝胶’结构类似于人体成分,其化学和物理交联特性使水凝胶在临床和基础上都适合代谢物交换和机械行为 应用[19,20,21]。水或其他水溶液被吸收到三维交联的聚合物水凝胶中(在其网络中包含多达3000重量%的水)[22,23],并根据键合力和一般性质进行分散水凝胶[24-26]。共价键和物理交联是PVA凝胶化过程中的两种不同机制[27,28]。聚乙烯醇(PVA)是一种具有生物相容性,易于形成,无毒且具有高溶胀特性的亲水性聚合物[29,30]。生物医学的应用和对PVA物理水凝胶的重新设计的关注使这种材料适用于生物和工程科学,尤其包括纺织品,纸张,粘合剂,食品,生物医学和医药[31-33]。

纳米粒子是通过各种技术合成的,例如气相沉积,光刻,反向微乳液和固态工艺[34]。反向微乳液法产生了一些微米和纳米球形结构,并有可能控制最终尺寸[35]。

在当前的研究中,CFX @ PVA丝线缝合 将特征与简单的丝绸缝合线进行比较。还评估了CFX @ PVA丝线中纱线的机械性能和头孢克肟抗生素的理化特性的影响。的 头孢克肟浓缩了丝缝线,并以纳米颗粒的形式分散在PVA水凝胶中,并通过扫描电子显微镜(SEM)评估了新缝线的表面形貌。 CFX @ PVA丝线的抗菌活性在 大肠杆菌 (ATCC25922) 和 金黄色葡萄球菌 (ATCC25924), as gram-negative 和 gram-positive bacteria for 15 days. Cefixime is particularly active against many enterobacteriaceae 和 little activity against 金黄色葡萄球菌。使用桑坦姆机控制器测量机械性能,如力(N),伸长率(%),延伸率(mm),应力(MPa),模量(MPa),能量(J)和弯曲(MPa)) 。

材料与方法

Materials 和 Instruments

不可吸收的丝线缝合线由SOPA Medical Device(伊朗)提供。根据美国药典(USP 2)的规定,缝线大小为2.0 USP,头孢克肟(三水合物)片剂(400 mg)购自伊朗德黑兰的COSAR PharmaceuticalCo。聚乙烯醇(85%水解)由 日本VAM&POVAL CO。,LTD。 (JVP) 和 acetic acid was purchased from 默克。金黄色葡萄球菌 (ATCC25923) 和 大肠杆菌 (ATCC25922) were obtained from a local clinical laboratory, 和 used as test strains.

CFX @ PVA丝线缝合准备

在蒸馏水中制备具有7重量百分比的PVA的溶液,并在90℃下加热3小时°C,直到获得澄清的果冻状溶液(溶液1)[12]。将一定量的头孢克肟三水合物粉末加入蒸馏水中。向该溶液中加入乙酸水溶液以调节头孢克肟溶解所需的pH(溶液2)。将溶液1和2混合并在60℃下用磁力搅拌器剧烈搅拌°C制备PVA水凝胶中1-3重量%的头孢克肟,作为载药的聚合物纳米复合材料(CFX @ PVA)。将丝线缝合样品浸入聚合物和抗生素的最终混合物中。随后,将缝线在室温下干燥。

CFX @ PVA丝线缝合特性

使用扫描电子显微镜(SEM)表征了新缝线的表面形态。扫描电镜显微照片以不同的放大倍率和分辨率拍摄,以确认CFX在PVA水凝胶基质上的接枝和丝线的涂层。还对CFX粒度进行了估算。

CFX @ PVA对丝线抗张强度的影响 使用Santam机器控制器进行了分析。通过测量力(N),伸长率(%),伸长率(mm),应力(MPa),模量(MPa),能量(J)和弯曲(MPa),研究了CFX @ PVA对丝线缝合的影响行为。

15天内具有抗菌作用

通过琼脂扩散测试,对CFX @ PVA丝线进行了15天的抗菌性能测试。的悬浮 金黄色葡萄球菌 (ATCC25923) 和 大肠杆菌 获得(ATCC25922)至0.5 McFarland标准的光密度。然后,将1mL该悬浮液均匀地铺在M​​ueller Hinton II琼脂板上,并在每块板上放置缝线。将板在37℃温育°C持续15天以确定持久的抗菌活性,直到没有可检测的抑制区剩余为止。

统计

数据描述为平均值±标准偏差,实验进行三次(n = 3)。使用t检验,ANOV, and p显着水平的dancan< 0.05.

结果与讨论

CFX @ PVA丝线的形态学分析

利用扫描电镜(SEM)研究了CFX颗粒在丝线上的分布和尺寸评价。图1显示了不同放大比例的CFX @ PVA丝线。此外,在缝线的细丝中也可见颗粒的存在。纳米粒子明显被捕获到PVA水凝胶中,并填充了纱线纤维之间的孔。 SEM分析表明,CFX颗粒在PVA水凝胶中的分布相对较好。显微照片还显示,CFX颗粒的尺寸接近100至300 nm。 CFX粉末由大的,不规则的棒状颗粒组成,而纳米颗粒的形态具有特定的形状[36]。 CFX颗粒的大小影响溶解度并改善溶解性能[37]。这项研究的主要思想是,附着并截留在表面或大量渗透到丝绸-PVA中的颗粒在伤口周围缓慢释放并吸收了纱线。事实是,较小的颗粒具有较高的表面积和更好的活化性能,并且涂有抗菌剂的聚合物缝线表面柔软[38]。

抗菌活性

The microbiological tests were performed on [email protected] silk sutures, 和 simple silk suture as 日e control group.

抑制带直径 金黄色葡萄球菌 (ATCC25923)从25毫米开始,逐渐下降直到7 天,然后下降10 一天之内,它会在不到5毫米的时间内保持稳定5天。抑制带 大肠杆菌 (ATCC25922)最初约为23毫米。第一周略有增加,约为27毫米,从第二周减少至约20毫米,微不足道。在开始的7天内,两种不同菌株的抗菌效果大致相同 大肠杆菌 (ATCC25922)受CFX @ PVA丝线缝合的影响大于 金黄色葡萄球菌 (ATCC25923(图2)。已确认处理过的缝合线对 金黄色葡萄球菌 (ATCC25923) 和 大肠杆菌 (ATCC25922)。抑制区的平均值在 大肠杆菌 (ATCC25922) 和 金黄色 (ATCC25923)在第10和15天(p<0.05)。在第1、3、5和7天之间没有观察到显着差异(表1)。相比之下,未处理的缝线中没有显示出抑制区域 金黄色葡萄球菌 and 大肠杆菌 (Fig. 3).

CFX受多种细菌的影响,例如 肠杆菌科嗜血杆菌 influenzae, 化脓性链球菌链球菌 肺炎 and 布兰汉氏菌 卡他性, 和 has little activity against 金黄色葡萄球菌 [39]。当前的研究表明,CFX @ PVA对耐药菌具有相似的作用,包括 S.  金黄色 and 肠杆菌科

最近的研究已经制造出了可生物降解的聚合物与抗菌药物相结合的抗菌丝线[40],例如用增效剂左氧氟沙星-替硝唑和可生物降解的聚合物壳聚糖包被的编织丝线。结果表明,其对革兰氏阳性和革兰氏阴性生物均具有可接受的抗菌活性和持久性[41]。

机械测试

Mean 和 standard deviation values extension diameter (mm), failure load (N), percent elongation to failure (%), failure stress (MPa or N/m2×۱۰۶), modulus (MPa) 和 bending (MPa) are presented for [email protected] silk suture 和 control in 日e Table 1. Table 2 also shows 日e results of statistical analysis.

具有改善的拉伸性能的缝合线在保持伤口两侧闭合方面表现出更好的性能,并且对最初的伤口愈合恢复具有更强的作用[42,43]。拉伸试验的特征在于不同的因素:伸长率,即直到断裂为止的长度增加,其定义为无故障处理的能力,模量显示了原子的结合能,这意味着需要更大的力才能分离原子[ 27,29,44]。

断裂前复合材料的最大伸长率(P= 0.015),模数(P=0.042) 和 extension (P=0.020) showed statistically significant difference between [email protected] silk sutures 和 日e control sample (P < 0.05),  统计上的失效载荷之间的差异(P= 0.093),应力(P= 0.519),弯曲(P=0.532) 和 Energy (P= 0.063)不显着。

结论

成功制备了头孢克肟纳米颗粒。 PVA水凝胶用作载体以将纳米颗粒负载在丝线上。加强丝缝线用于抵抗耐药菌和非耐药菌。 SEM显微照片证实了纳米颗粒的精细接枝,处理后的缝合线的机械性能得到改善,并在15天后确认了抗菌活性。将该新缝合线与未处理的真丝缝合线进行了比较,并提出了用于伤口处理和预防SSI的建议。进一步的研究应集中在具有抗菌作用和蚕丝的生物降解的药物释放上 体内.

致谢

作者感谢AJA大学的财政支持。

利益冲突

作者声明,有关此手稿的出版没有利益冲突。

 

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