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石墨烯还能用来制作药物,可用作镇痛剂的活性敷料

文章来源:贤集网发布日期:2022-07-26浏览次数:5
纤维素是一种由植物合成的廉价易得的生物聚合物,主要通过回收废纸和加工落叶树和针叶树获得。


虽然这种化学组成不会对植物基纤维素(PC)的应用潜力产生不利影响,但当用作生物材料时,具有99%纤维素含量的产品通常比PC更受欢迎。





不同的细菌,包括革兰氏阳性菌,如八叠球菌和革兰氏阴性菌,例如土壤杆菌和葡糖酸醋杆菌 木棉属,可以合成BC。来自成熟蔬菜和水果的几乎59种细菌菌株可以合成BC。


具有更好的结构和物理化学性质的纤维素可以在体外使用无细胞酶系统合成,该酶系统使用来自真菌或细菌的酶。与基于细菌的方法相比,无细胞方法更有效并且使用更少的葡萄糖,并且所得纤维具有更大的直径。


BC合成机制影响纤维素的特定性质,包括聚合度和结晶度、机械强度、孔隙率、持水能力和生物降解性。


由于其纳米纤维结构,BC可以作为水凝胶储存、吸收和解吸大量的水,使BC成为一种优异的生物医学材料。当与生物聚合物如胶原、壳聚糖或藻酸盐结合时,BC也可以形成复合材料。


诸如BC/壳聚糖复合材料的复合材料已经被合成为治疗不同溃疡、伤口和烧伤的敷料材料,而BC/藻酸盐复合材料被用于组织工程。


BC可以使用异位和原位方法进行修饰,以引入未描述的和新的特性。原位方法包括将水溶性纳米颗粒或添加剂直接添加到培养基中以修饰BC。


几项研究表明,通过原位方法使用导电聚合物和碳纳米添加剂(如氧化石墨烯或石墨烯)以及导电聚合物对活性炭进行改性。


使用碳纳米添加剂的改性增加了孔隙率和比表面积,并提高了复合材料的强度。在用于合成BC复合材料的碳纳米添加剂中,GO特别受到关注,因为二维材料通过形成氢键与BC牢固连接。


针对生物医学领域的不同应用,开发了几种具有多种构象的BC/GO纳米复合材料。例如,氧化石墨烯被用作药物或基因的运送载体,并用于开发生物传感器。





在这项研究中,研究人员采用原位方法合成了不同GO浓度的BC/GO复合膜,并研究了GO纳米粒子对合成膜的性能和结构的影响。


研究人员还研究了将合成的复合膜用作缓释止痛药扑热息痛的潜在活性敷料的可行性。扑热息痛被选择用于体外生物活性物质吸附研究,因为它是一种强效解热镇痛药。利用从金黄色美味苹果醋中获得的微生物来合成细菌纤维素。没有为细菌生长添加额外的营养物。添加剂如柠檬酸、酵母提取物和蛋白胨不用于纤维素的生物合成。


在模拟人体体液的pH、渗透压和离子浓度的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中体外研究了生物活性物质从膜中的释放动力学。


成功合成了不同GO浓度、平均含水量为400%、湿厚度为1100 m、纳米纤维直径为100 nm的BC/GO复合膜。KOH处理有效地从膜中除去了有机物,如细菌细胞。


BC复合材料中的BC纳米纤维以随机方式排列,类似于经典的非织造织物。GO薄片在SEM研究中是不可见的,因为它们被BC纳米纤维网覆盖。在湿膜中,较厚的BC纤维形成松散的结构,在纤维间的空间中含有大量的水。


此外,与纯BC膜相比,GO的加入略微提高了复合膜的热分解温度,从而提高了其热稳定性。


由于纳米纤维厚度的增加,GO浓度的增加增加了湿BC/GO复合膜的厚度。在纯BC和BC/GO/III膜中分别观察到470 μm和1180 μm的低和高厚度。


然而,由于纤维素干燥过程中分子内和分子间氢键的形成,湿膜干燥后厚度下降。此外,在具有高GO浓度的样品中额外氢键的形成增加了结构的致密性,这降低了这些膜的厚度。


GO的加入增加了湿膜中的水含量,在BC/GO/II膜中观察到高的水含量。然而,由于额外的氢键形成,BC/GO/III膜中的水含量减少。所有干膜的吸水值几乎相同,由于氢键,在掺入GO的样品中观察到的值略有降低。


纯BC膜吸附63.3 mg/g BC扑热息痛,由于GO浓度的增加,BC/GO/III膜中的扑热息痛略微下降至62.4 mg/g BC。然而,脱附测试显示复合膜比纯BC膜脱附更多的药物,在BC/GO/III膜中观察到42.0 mg/g BC扑热息痛脱附。


纯BC膜缓慢而稳定地解吸扑热息痛。然而,释放率低于55%。BC/GO/I膜在初始释放阶段表现出强烈的扑热息痛解吸,在40分钟后减缓并保持在55%。BC/GO/II和BC/GO/III均显示出67%的高释放率,即使在24小时后也是如此。


研究结果表明,BC/GO复合膜可以有效地用作具有缓释镇痛药物的潜在活性敷料。