多倫多大學《材料化學》3D打印鐵螯合碳點傳感的抗菌水凝膠敷料

來源：高分子材料科學

最近，加拿大多倫多大學Eugenia Kumacheva教授團隊報告了一種利用具有強大的Fe3+離子螯合能力的納米膠體水凝膠來抗菌傷口敷料的新方法，從而使細菌失去了急需的離子鐵并抑制了細菌的生長。相關論文已經(jīng)發(fā)表在《Chemistry of Materials》上。

水凝膠衍生自裝飾有碳點（C-dot/CNCs）的纖維素納米晶體。納米原纖維水凝膠吸收Fe3+離子后，由于離子在C點表面的吸附，水凝膠的光致發(fā)光被淬滅，從而報道了離子鐵從介質(zhì)中的去除。水凝膠抑制了耐藥性革蘭氏陰性大腸桿菌，銅綠假單胞菌和革蘭氏陽性金黃色葡萄球菌的生長，并且對人成纖維細胞無細胞毒性。傷口敷料很容易使用三維（3D）打印制造。水凝膠抗菌性能的新機制，其傳感能力，生物相容性以及3D打印傷口敷料貼片的能力使其成為制造高級傷口敷料的非常有前途的材料。

圖1. C-dot/EKGel作為傷口敷料的示意圖

據(jù)介紹，作者使用CellInk BIO X 3D打印機探索了在3M Tegaderm薄膜上擠出C-dot/EKGel傷口敷料（貼片）的功能，該薄膜用于覆蓋和保護傷口（圖6a）。通過在37°C下混合C-dot/CNC懸浮液和明膠溶液并在22°C下擠出，來制備用于3D打印的“油墨”。由于油墨和基材之間的溫差（明膠的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)?4–30°C（63-65））以及C點醛基之間的席夫堿反應，懸浮液迅速發(fā)生凝膠化/CNC和明膠的胺基。

圖2. 3D打印的C-dot/EKGel傷口敷料

圖2b，c分別示出了剛在白光和紫外光（360nm）照射下打印后的擠出的C-dot/EKGel片材。將C-dot/EKGel敷料暴露于模擬體液的液體中24小時后（Dulbecco改良的Eagle培養(yǎng)基（DMEM）和磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）的混合物，添加濃度為5μgmL-1的FeCl3），由于Fe3+離子吸附到C點表面，水凝膠PL的發(fā)射強度顯著降低（圖6d）。由于在低Fe3+環(huán)境（例如傷口）中，離子吸附是緩慢且緩慢的，因此C-dot/EKGel板的PL發(fā)射的猝滅提供了評估從傷口吸收Fe3+離子的能力，而無需進行不必要的敷料更換會破壞傷口修復并引起疼痛。

參考文獻：
doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03362