细菌纤维素可以用于伤口敷料吗

纤维素是地球上最丰富的生物聚合物, 要分布于植物如树木、棉花等中, 它是形成植物细胞壁的主要成分, 也是形成许多真菌、藻类细胞壁的主要成分。随着人们对纤维素类产品需求的增加，人们生产纤维素的方法正不断地改进和更新。近年,发现一些细菌也能产生纤维素, 其结构、理化特性和生化特性等皆与植物纤维素有较大的差异, 与植物纤维相比, 细菌纤维素(Bacterial Cellulose , BC)是由超微纤维组成的超微纤维网。不仅是地球上除植物纤维素之外的另一类由细菌合成的天然惰性材料, 而且是自1989年Yamanaka等发现BC具有独特的功能后, 以微生物作为载体, 在分子水平上有高纯度、高结晶度、绿色环保的BC成为世界上公认的性能优异的新型生物学材料。

细菌纤维素（Bacterial Cellulose）是由一定的微生物（主要为细菌）产生的细胞外纤维素, 最早由英国科学家Brown利用化学分析方法确定。

细菌纤维素的形成机制等基础研究: 1886年, Brown最 先发现并报道BC。他观察到在醋酸发酵过程中培养基表面形成一层凝胶状膜经进一步分析确定这是由醋酸杆菌发酵产生的一种纤维素物质将其命名为纤维素薄膜。后, 很多课题组对BC的形成机制做了研究,相关学者发表了一系列有关BC的基础研究论文。Hestrin等在1947年第一 次详细阐明A. xylinum合成纤维素的机制。Schramm等在1954年报道 了纤维素形成过程中的影响因素,研究了培养基以及相关抑制剂对其形成的影响,并于1957年研究了合成该纤维素的酶系统,同一个课题组的EIhananOGromet等于1962年研究了纤维素合成过程中的中间产物。后期研究主要集中在A.xylinum合成纤维素的生物模型机制。1977 年,Colvin等曾尝试以一种单糖为原料利用纤维素台成酶全生物合成纤维素产品。1992 ~ 1993年, Okiyama等报道了实验室大规模培养及通过改进发酵罐的设计生产BC的文章。Fontana等将咖啡因和黄嘌呤添加到醋酸菌的培养基中, 发现它们对纤维素的产量有促进作用。

作为一种很有潜力的新型生物材料, 细菌纤维素不仅具有良好的生物亲和性、相容性、降解性、适应性, 且无过敏反应, 还具有高的持水性和结晶度、良好的纳米纤维网络、高的张力和强度, 尤其是良好的机械韧性等优良性能。

其在医用敷料、人造血管及人造骨骼等医用材料方面及生物载体上的应用也日益受到人们的关注。

一、以医用材料研究为例, 细菌纤维素具有以下五大优点

◆高持水性：细菌纤维素内有很多“孔道”, 有良好的透气性、透水性, 具有很强的吸水性, 能吸收 60～700 倍于其干重的水分。高持水能力使细菌纤维素材料能吸收伤口渗出物, 起到很好的引流效果, 从而缩短创面干燥所需的时间。

◆高抗张强度及弹性模量：细菌纤维素纤维直径为10～100nm, 抗张强度高, 弹性模量为一般纤维的数倍至10倍以上, 高达138GPa。 

◆高抗撕性：细菌纤维素膜的抗撕性比聚乙烯醇（PVA）膜和聚氯乙烯膜要强5倍。

◆多“孔道”： 细菌纤维素材料本身的空间三维网络结构能有效地阻止微生物侵入, 避免伤口感染, 保证皮肤创伤治疗过程正常通气, 而细菌纤维素膜的高柔软性保证了以其作敷料可根据伤口形状和位置进行任意的形态设计。 

◆可调控性：利用细菌纤维素生物合成时, 可根据需要合成各种仿生组织工程材料。

除了以上几点, 细菌纤维素还具有较高的生物适应性和良好的生物可降解性, 可在自然界中直接降解, 不污染环境。

研究显示，其做绷带、纱布和创可贴等，可减少对伤口的刺激，有效缓解疼痛，加快伤口愈合等优良性质。可广泛应用于伤口、烧伤、皮肤护理等皮肤病学领域。由于其本身无抗菌效果，也可以通过复合技术对细菌纤维素进行修饰，赋予其良好的抗菌性能，使其在医用敷料方面有更好的应用前景。细菌纤维素在医用敷料产业具有广阔的应用前景。

二、细菌纤维素可以用于伤口敷料吗

在皮肤创伤修复过程中, 创面敷料起到非常重要的作用。

近些年来, 伴随着现代医学的发展, 人们也已普遍关注到伤口敷料不仅仅是用来覆盖伤口, 更加应该具有伤口的保湿、防粘连、抗菌以及促进愈合等特性, 各种新型伤口敷料也因此被研制出来。

作为一种世界上公认的性能优异的新型生物学材料, 已有大量研究已证实细菌纤维素作为伤口敷料的可行性, 不仅具有良好的亲水、抑菌特性和良好的生物兼容性, 与其他伤口敷料或人工皮肤相比, 潮湿情况下力学强度高, 对液、气及电解物有良好的通透性, 与皮肤相容性好, 无刺激性, 可有效缓解疼痛, 防止细菌的感染和吸收伤口渗出的液体, 促进伤口的快速愈合, 有利于皮肤组织生长。

细菌纤维素膜还可作为缓释药物的载体, 携带各种药物, 利于皮肤表面给药, 促使创面的愈合和康复, 而且产物制备过程简便、环保、生产成本低, 可实现制备出的敷料产品的大规模实际应用。

三、到目前为止, 国内、外关于细菌纤维素作为伤口敷料已有大量研究。

如系统研究和优化了细菌纤维素膜的结构和性能, 以达到提高孔隙率、透气性和保湿性等多种理化特性；

以细菌纤维素为基础的复合材料也成为国内外科学家研究的热点, 将细菌纤维素与纳米银颗粒结合形成复合抗菌敷料, 动物实验证明其可减少伤口感染和愈合时间；

利用微波处理细菌纤维素膜与聚丙烯酰胺得到水凝胶复合膜, 并研究了其用于局部深度烫伤治疗的可行性；

通过小鼠烫伤实验和体外抑菌实验证明细菌纤维素-氧化锌纳米颗粒复合物具有良好的抑菌特性和治疗烫伤效果……

细菌纤维素及其复合材料在伤口敷料应用中正展现出强大潜力, 也越来越引起国内外专家的关注。由此来看，未来细菌纤维素在生物医学领域前景无限啊！

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