Membranas nanofibrosas de policaprolactona electrohiladas cargadas con baicalina para apósitos antibacterianos para heridas

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 10900 (2022) Citar este artículo

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Debido al aumento de la resistencia bacteriana, las extracciones antibacterianas de las hierbas chinas se han utilizado con mayor frecuencia para el cuidado de heridas. En este trabajo, se utilizó baicalina, una extracción de la hierba china Scutellaria baicalensis, como componente antibacteriano en las membranas nanofibrosas híbridas de poli(ε-caprolactona)/MXene (PCL/Ti3C2TX) para vendajes de heridas. Los resultados revelaron que la presencia de Ti3C2TX ayudó en la reducción del diámetro de las nanofibras electrohiladas. La membrana híbrida de PCL que contenía 3 % en peso de nanocopos de Ti3C2TX y ​​5 % en peso de baicalina exhibió el diámetro medio más pequeño de 210 nm. Mientras tanto, las pruebas antibacterianas demostraron que las nanofibras híbridas ternarias de PCL que contenían Ti3C2TX y ​​baicalina exhibieron una actividad antibacteriana adecuada contra la bacteria Gram-positiva S. aureus debido a los buenos efectos sinérgicos de las naoflakes de Ti3C2TX y ​​la baicalina. La adición de nanoflakes de Ti3C2TX y ​​baicalina podría mejorar significativamente la hidrofilicidad de las membranas, lo que daría como resultado la liberación de baicalina de las nanofibras. Además, la citotoxicidad de las nanofibras en células L6 de mioblastos esqueléticos de rata confirmó su buena compatibilidad con estas membranas nanofibrosas basadas en PCL. Este trabajo ofrece una forma factible de preparar membranas nanofibrosas antibacterianas utilizando la extracción de hierbas chinas para aplicaciones de apósitos para heridas.

La piel es la primera barrera del cuerpo humano para proteger los órganos internos contra microorganismos u otros peligros externos1. Sin embargo, la piel es muy susceptible al daño debido a lesiones o enfermedades. Las heridas cutáneas se infectan con facilidad, lo que supone una enorme carga para el sistema sanitario2. Los materiales tradicionales para apósitos para heridas, como celulosa, seda, alginato, colágeno, etc., no tienen la capacidad de inhibir la colonización de bacterias o evitar el crecimiento de microorganismos3,4,5. Por lo tanto, existe la necesidad de vendajes para heridas antibacterianos para evitar la contaminación de heridas cutáneas. Recientemente, los andamios de nanofibras electrohiladas han atraído una atención considerable en el campo de los apósitos para heridas debido a sus características únicas, como alta permitividad de oxígeno, alta resistencia a la tracción, diversas características morfológicas, porosidad ajustable y capacidad a medida6. Se están incorporando a la matriz fibrosa ingredientes antibacterianos como antibióticos, óxidos metálicos y nanopartículas de carbón activo para ayudar en la cicatrización de heridas cutáneas7,8.

La poli(ε-caprolactona) (PCL) es un tipo de poliéster lineal alifático biodegradable y biocompatible que se puede sintetizar mediante la polimerización por apertura de anillo de ε-caprolactona. PCL ha recibido una atención considerable debido a su alta dureza, biodegradabilidad y biocompatibilidad. Se ha demostrado que los andamios nanofibrosos de PCL electrohilados se pueden utilizar para aplicaciones de apósitos para heridas9,10,11. Las características de la estructura porosa nativa de los andamios de PCL pueden imitar las propiedades estructurales de la matriz extracelular (ECM) de la piel y al mismo tiempo proporcionar una alta permeabilidad al oxígeno. Para conferir capacidades antibacterianas a los andamios de nanofibras de PCL, se han introducido diferentes tipos de óxidos metálicos o metales en las matrices de PCL12. Zhu et al. encontraron que la inserción de iones de plata (Ag) y magnesio (Mg) en gelatina/policaprolactona (GT/PCL) podría dotar a las nanofibras de actividad antibacteriana y función proangiogénica, lo que beneficia la reparación de heridas en la piel13. Ghiyasi y sus colegas descubrieron que los andamios híbridos que consisten en Urtica dioica, nanopartículas de ZnO y PCL tenían una buena actividad antibacteriana contra E. coli y S. aureus14. Además, la nanofibra del andamio híbrido exhibió una buena biocompatibilidad y adhesión celular a las pruebas in vivo de células de fibroblastos L929. Ekram et al. demostraron que la presencia de cloruro de zinc (ZnCl2) redujo el diámetro de las nanofibras de PCL/ZnCl2 mientras aumentaba la tasa de degradación y las propiedades mecánicas15. Además, se descubrió que la nanofibra compuesta antibacteriana aumenta en gran medida la proliferación de células madre. Trcin et al. encontraron que los andamios PCL que contenían nanopartículas de TiO2 podían proporcionar una actividad antimicrobiana estadísticamente significativa contra diferentes tipos de bacterias16. Además, se encontró que los andamios PCL/TiO2 con una porosidad máxima del 93 %, por otro lado, eran capaces de soportar la adhesión y proliferación de células madre limbares.

MXene es una nueva familia de materiales bidimensionales (2D) que integra los metales de transición M (Ti, Cr, V, Nb y Mo, etc.) con grandes cantidades de X (carburos, nitruros o carbonitruros) al eliminar el A- elemento en fase MAX17,18. MXene (Ti3C2TX) muestra una biocompatibilidad y una eficacia antibacteriana superiores frente a bacterias gramnegativas y grampositivas que el óxido de grafeno debido a su estructura ultrafina y propiedades fisicoquímicas únicas19,20. Awasti et al. encontraron que la adición de MXene a las nanofibras de PCL mantuvo una buena biocompatibilidad in vitro con líneas celulares de fibroblastos (NIH-3T3) y preosteoblastos (MC3T3-E1)21. Además, la presencia de nanoláminas Ti3C2TX contribuyó a reducir el diámetro y mejorar la morfología de las nanofibras PCL/Ti3C2TX. Sin embargo, hasta el momento no se han informado datos sobre las actividades antibacterianas de las nanofibras PCL/Ti3C2TX.

Los extractos de hierbas se han utilizado ampliamente para curar diversas enfermedades desde la antigüedad. Los fitoquímicos derivados de plantas pueden servir como posibles antibacidas con menos efectos secundarios. La baicalina, un flavonoide extraído de la hierba china Scutellaria baicalensis, ha sido considerada como un agente multiterapéutico en el campo de la biomedicina22. Muestra varios beneficios positivos en las heridas, incluidas propiedades antioxidantes, antibacterianas y antiinflamatorias23,24. Sin embargo, hasta la fecha se han realizado pocas investigaciones sobre el uso de baicalina en fibras electrohiladas para apósitos para heridas.

En este trabajo, primero se exfolia MXene (Ti3C2TX) para obtener nanoflakes de Ti3C2TX. Luego, los nanoflakes de Ti3C2TX resultantes se incorporaron a la matriz de PCL con baicalina de extracción de hierbas mediante electrospinning. Se investigaron la morfología, la estabilidad térmica, la hidrofilicidad y las propiedades mecánicas de las nanofibras electrohiladas que consisten en compuestos ternarios PCL/Ti3C2TX/baicalin. Se esperaba que la adición de Ti3C2TX y ​​baicalina tuviera efectos sinérgicos en la mejora del rendimiento antibacteriano del vendaje para heridas contra la bacteria grampositiva S. aureus. Además, la biocompatibilidad in vitro de este apósito para heridas también se evaluó mediante el uso de células L6 de mioblastos esqueléticos de rata.

Se obtuvo poli(ε-caprolactona) (PCL, CapaTM 6800) con un peso molecular medio de 80.000 de Weibo Chemical Co., Ltd. (Guangzhou, China). MXene (Ti3C2TX) con 400 mallas fue suministrado por Beike 2D materials Co., Ltd. (Beijing, China). Baicalin (pureza > 95 %) fue suministrado por Macklin Biochemical Co., Ltd. (Shanghai, China). El cloroformo y la dimetilformamida (DMF) se adquirieron de J&K (Beijing, China).

La exfoliación de Ti3C2TX se realizó mediante molienda de bolas de alta energía utilizando un micromolino planetario Miqi YXQM-1L (Changsha, China). Ti3C2TX (4 g) y bolas de molienda de óxido de circonio (70 g) se colocaron en un recipiente de molienda de 250 ml y se realizaron a 600 rpm durante 4 h. Luego, el Ti3C2TX exfoliado se retiró del tazón de molienda con agua DI, seguido de sonicación en agua DI durante 30 min para exfoliar por completo. Finalmente, los nanoflakes de Ti3C2TX resultantes se centrifugaron a 3500 rpm durante 10 min y la suspensión obtenida se liofilizó durante la noche.

Las nanofibras electrohiladas del compuesto ternario PCL/Ti3C2TX/baicalin se prepararon usando una máquina de electrohilado disponible comercialmente (TL-Pro, Tongli Weina Co., Ltd., Shenzhen, China), como se muestra en la Fig. 1. Las formulaciones de PCL basadas en las nanofibras se muestran en la Tabla 1. La concentración de PCL se fijó en 100 mg/ml en una solución mixta de cloroformo/DMF (8:2, v/v). Posteriormente, se añadió la cantidad deseada de Ti3C2TX y ​​baicalina a la solución de PCL con agitación vigorosa. La solución de PCL preparada se cargó en una jeringa de plástico de 10 ml con una aguja capilar de metal (0,50 mm de diámetro interior y 30 mm de longitud). El voltaje de electrohilado aplicado se fijó en 15 kV y el caudal se mantuvo en 1 ml/h. Posteriormente, las nanofibras obtenidas se colocaron en un horno de vacío a 50 ℃ durante 6 h para eliminar el solvente restante.

Ruta de preparación de nanofibras basadas en PCL. (Adobe Illustrator CS5, versión 15.0.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).

La morfología de Ti3C2TX y ​​las nanofibras preparadas se observó mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM, FEI Quata 250, EE. UU.). Antes de la observación, las muestras se pulverizaron con una fina capa de oro para evitar la acumulación de carga.

El grosor de los nanoflakes de Ti3C2TX se midió mediante microscopía de fuerza atómica (AFM, VEECO Multimode V, EE. UU.) con modo tapping.

Los patrones de difracción de rayos X se realizaron en un XRD de incidente rasante (Rigaku SmartLab) con Cu Kα a 45 kV. El ángulo escaneado (2θ) osciló entre 5° y 60°.

Los espectros infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) se realizaron con un espectrómetro Perkin Elmer FTIR-100 (EE. UU.) con un rango de número de onda recopilado de 500 a 4000 cm−1.

La estabilidad térmica se evaluó mediante un analizador termogravimétrico (TGA, Netzsch TGA-209F1). Las muestras se calentaron desde temperatura ambiente hasta 600 ℃ a una velocidad de rampa de 10 ℃/min.

La humectabilidad de las nanofibras se evaluó mediante la medición del ángulo de contacto con el agua utilizando un instrumento See System E (Advex Instruments, República Checa).

Se aplicó el método estándar de microdilución en caldo para determinar el valor de MIC de baicalina frente a S. aureus como se describe en informes anteriores25,26. Brevemente, se inoculó S. aureus y se cultivó en un subcultivo de caldo dentro de un matraz. A continuación, las bacterias se incubaron a 37 °C durante 24 h. Luego, la concentración bacteriana se ajustó a una densidad de 1,0 × 106 UFC/ml. La solución de baicalina, con una concentración que oscilaba entre 1 y 1024 mg/ml, se añadió a la solución de S. aureus para observar el crecimiento de la bacteria. La concentración más baja, a la que no se observó crecimiento bacteriano visible en la placa, se consideró como la CIM.

Las propiedades antibacterianas de las nanofibras basadas en PCL contra S. aureus se evaluaron mediante un modelo de evaluación estándar "SNV 195920-1992"26. El estándar de evaluación de la zona de inhibición se resume en la Tabla S1. En primer lugar, se esparcieron 100 µL de una suspensión de bacterias de 108 CFU/mL en una placa de agar LB, y luego se colocaron las muestras de membrana nanofibrosa con un diámetro de 1,0 cm en la superficie del agar. La suspensión de bacterias con las películas basadas en PCL se incubaron a 37 °C, seguidas de las imágenes digitales de las membranas nanofibrosas basadas en PCL en la placa de agar con bacterias que se registraron a las 24 h, 72 h y 120 h, respectivamente. Todas las muestras se analizaron por triplicado.

La citotoxicidad de las nanofibras en células L6 de mioblastos esqueléticos de rata se evaluó utilizando el método CCK-8 con un patrón de lixiviación. Las soluciones de extracto de nanofibras esterilizadas (10 mg/ml) se prepararon sumergiendo las nanofibras secas en el medio durante 12 h a 37 ℃ con extracción ultrasónica. Las células L6 se sembraron en una placa de 96 pocillos a una densidad de 5000 células/pocillo y se precultivaron durante 24 h antes de reemplazar el medio de cultivo con el medio fresco y las soluciones de extracto para obtener una concentración de muestra final de 0,2 mg/ml. , 1 mg/ml y 5 mg/ml. Cada muestra a analizar (PCL-0, PCL-1, PCL-2, PCL-3 y PCL-4), el control en blanco (medio de cultivo) y el control positivo (medio de cultivo y célula) se incubaron durante 48 h y se repitieron. cuatro veces. Los resultados se registraron como la absorbancia a 450 nm a través de un espectrofotómetro ultravioleta mediante la siguiente fórmula:

Todos los experimentos se llevaron a cabo por triplicado. Los datos fueron analizados por el software SPSS (IBM Analytics, EE. UU.). La significación de todas las pruebas estadísticas se predeterminó en P < 0,05. Los resultados se expresaron como media ± desviación estándar (DE).

En la Fig. 2A, el MXene prístino (Ti3C2TX) muestra una estructura similar a un órgano típica con espacios de decenas de nanómetros de ancho. Los nanoflakes de Ti3C2TX exfoliados en la Fig. 2B muestran que las capas están claramente separadas entre sí. Además, se observan algunos pequeños nanoflakes en el rango de decenas de nanómetros debido a la molienda. Las imágenes de mapeo elemental EDX en la Fig. 2C confirman la presencia de Ti, C y O, lo cual es consistente con la estructura química de Ti3C2TX20. La aparición de F en la superficie de los nanoflakes de Ti3C2TX se debe al elemento F restante después del grabado con LiF/HCl17. En la imagen AFM de la Fig. 2D se observa que la nanoescama de Ti3C2TX exfoliada tiene un espesor de 1,5 nm, similar a los resultados reportados27,28. Los patrones XRD de Ti3C2TX prístinos y nanoflakes de Ti3C2TX exfoliados se muestran en la Fig. 2E. Se observa que el pico característico a 6,9° en MXene prístino indica la separación entre capas de 1,28 nm. Además, los picos prominentes a 9,4°, 19,1°, 34,0°, 38,7°, 41,7° y 44,9°, que corresponden a la difracción de (002), (004), (101), (008), (104) , y (105) planos de Ti3C2TX, respectivamente29. En cuanto a los nanoflakes de Ti3C2TX exfoliados, el pico característico cambia de 6,9° a 5,4° debido a la exfoliación. Además, este pico se vuelve tablero y débil, lo que se atribuye a la molienda con bolas y la exfoliación que reducen el tamaño de los nanoflakes y aumentan el espacio entre capas.

Imágenes SEM de (A) Ti3C2TX prístino, (B) nanoflakes de Ti3C2TX exfoliados; (C) Mapeo elemental EDX de nanoflakes Ti3C2TX exfoliados, (D) imagen AFM de nanoflakes Ti3C2TX exfoliados y (E) patrones XRD de nanoflakes Ti3C2TX prístinos y Ti3C2TX exfoliados.

Las imágenes SEM de las membranas nanofibrosas PCL se presentan en la Fig. 3. Se observa que las nanofibras de PCL-0 con un diámetro medio de 269 nm (Fig. 3B) tienen una superficie más suave y estructuras sin perlas. Con la adición de nanoflakes de Ti3C2TX al 3 % en peso, el diámetro medio de PCL-1 disminuye de 269 a 217 nm en comparación con el de PLA-0. En la figura 3F, H, J, los diámetros medios de PCL-2, PCL-3 y PCL-4 son 254 nm, 223 nm y 210 nm, respectivamente. Se cree que la presencia de nanoflakes conductores de Ti3C2TX puede aumentar la densidad de carga de la solución de electrohilado debido a los grupos polares en su superficie, mejorando así la fuerza electrostática del campo eléctrico aplicado y reduciendo el diámetro de las nanofibras30,31. Por otro lado, la introducción de baicalina tiene poco efecto sobre el diámetro de las nanofibras. Sin embargo, la superficie de las nanofibras de PCL que contienen baicalina es relativamente más suave que la de PCL-1. Se especula que la baiclina es un tipo de molécula pequeña con muchos grupos hidroxilo que puede reducir la viscosidad de la solución de electrohilado y reaccionar con los grupos polares de los nanoflakes de Ti3C2TX para formar enlaces de hidrógeno, lo que da como resultado la dispersión homogénea de los nanoflakes de Ti3C2TX en la matriz PCL. .

Imágenes SEM de membranas nanofibrosas basadas en PCL electrohiladas y distribución de diámetro de fibra medida: (A,B) PCL-0, (C,D) PCL-1, (E,F) PCL-2, (G,H) PCL-3, y (I, J) PCL-4.

Las curvas típicas de tensión de tracción frente a deformación para las membranas de nanofibras basadas en PCL se muestran en la Fig. S1A, y las propiedades de tracción correspondientes se resumen en la Fig. S1B. Se observa que la membrana de PCL pura muestra alta ductilidad (alargamiento a la rotura del 305%), lo que es consistente con otros trabajos publicados32,33. Para PCL-1, la adición de nanoflakes de Ti3C2TX da como resultado fuertes efectos de refuerzo, lo que aumenta significativamente el módulo de tracción. Aunque los abundantes grupos polares en la superficie de los nanoflakes de Ti3C2TX pueden reaccionar con los enlaces éster de PCL, los efectos de inhibición de las nanoláminas rígidas serán más profundos y reducirán la capacidad de flujo plástico de las cadenas moleculares de PCL34. Por otro lado, el PCL-2 muestra una clara disminución tanto en la elasticidad como en la resistencia. En la Figura S1B, el alargamiento a la rotura y la resistencia a la tracción de PCL-2 se reducen al 178 % y 2,58 MPa, respectivamente. Esto se debe a que la baicalina es una molécula pequeña que tiene un efecto plastificante en la PCL. En cuanto a PCL-3, la resistencia a la tracción de las muestras mejoró obviamente, con un pequeño sacrificio en el alargamiento a la rotura en comparación con las de PCL-2. Se especula que la presencia de nanoflakes de Ti3C2TX puede reaccionar con la baicalina para formar enlaces de hidrógeno hasta cierto punto. Con el mayor aumento en el contenido de baicalina, las propiedades de tracción de PCL-4 se deterioran progresivamente, lo que indica que la baicalina supera los sitios de reacción de los nanoflakes de Ti3C2TX.

Los espectros FT-IR de las membranas nanofibrosas basadas en PCL se presentan en la Fig. 4. Se observa claramente que los dos picos característicos ubicados en 2943 cm−1 y 2863 cm−1 de PCL-0 corresponden a las bandas de estiramiento de los grupos CH2 . El pico de absorción en 1737 cm−1 se atribuye al estiramiento de los grupos C=O, mientras que los picos en 1294 cm−1 y 1184 cm−1 pertenecen al estiramiento asimétrico y simétrico de los grupos C–O–C, respectivamente. . Además, el pico característico en 1243 cm−1 denota las vibraciones de CH3, y 1045 cm−1 pertenece al estiramiento C–O y la flexión C–H35. Con la incorporación de Ti3C2TX y ​​baicalina, no se observa ningún cambio evidente en los espectros FT-IR. Los compuestos ternarios muestran un pico ancho y débil entre 3600 y 3300 cm−1, que se atribuye a la superposición de los grupos polares O–H en la superficie de Ti3C2TX y ​​la vibración de estiramiento O–H de la baicalina36. Además, hay un nuevo pico característico a 1609 cm−1 que corresponde a la vibración de estiramiento de C=C de los grupos fenilo de la baicalina37.

Espectros FT-IR de membranas nanofibrosas basadas en PCL.

La estabilidad térmica de las membranas nanofibrosas basadas en PCL se midió mediante TGA, como se muestra en la Fig. 5. Los datos correspondientes, incluida la temperatura inicial de pérdida de peso (T10, la temperatura al 10 % de pérdida de peso), la temperatura máxima de pérdida de peso (Tp , la temperatura a la tasa máxima de pérdida de peso), y los residuos de carbón a 600 ℃ se enumeran en la Tabla 2. Se puede observar que PLA-0 muestra una etapa distinta de pérdida de peso de 300 a 420 ℃, que se asoció con la pirólisis de la escisión del enlace químico de las cadenas PCL38. La curva de descomposición térmica de PCL-1 cambia a una temperatura más alta, lo que indica que la presencia de Ti3C2TX puede aumentar la estabilidad térmica de las nanofibras de PCL. Según la Tabla 2, el T10 y el Tp de PCL-1 aumentan de 361,8 a 365,8 ℃ y de 403,2 a 415,7 ℃, respectivamente, en comparación con el de PLA-0. Esto se debe a que los nanoflakes de Ti3C2TX sirven como barrera térmica para proteger la matriz PCL subyacente. En el caso de las nanofibras ternarias PCL/Ti3C2TX/baicalin, las curvas de descomposición térmica se pueden dividir aproximadamente en dos etapas principales. La etapa inicial de pérdida de peso ocurre en el rango de 200 a 370 ℃ debido a la descomposición térmica de la baicalina. La segunda etapa ocurre alrededor de 370 a 420 ℃, que está relacionada con la pirólisis de las cadenas de PCL. Además, la T10 y la Tp de PCL-4 muestran una tendencia decreciente en comparación con las de PLA-0, lo que se atribuye a la baja estabilidad térmica de la baicalina.

Curvas TGA de membranas nanofibrosas basadas en PCL.

La figura 6 muestra los patrones XRD de membranas nanofibrosas basadas en PCL. Como se muestra en la Fig. 6, el PCL-0 tiene tres picos de difracción significativos en 2θ = 21,3°, 22,0° y 23,7°, que corresponden a los planos (110), (111) y (200), respectivamente39. Además, también hay un pico ancho y relativamente débil a 11,8° en el patrón PCL-0. Los resultados anteriores indican que la PCL prístina está en un estado semicristalino. En el patrón XRD de PCL-1, aparece un pico adicional en 2θ = 6,4°, que se atribuye al plano (002) de Ti3C2TX20. Después de la introducción de baicalina, el ángulo de difracción de PCL en 2θ = 11,8° se vuelve más débil y cambia a un ángulo más bajo, lo que indica que se altera la interacción física entre PCL y baicilina.

Patrones XRD de membranas nanofibrosas basadas en PCL.

Se midieron los ángulos de contacto con el agua (WCA) de las superficies de las membranas para evaluar la hidrofilicidad de las membranas nanofibrosas basadas en PCL, como se muestra en la Fig. 7. Se observa que PCL-0 tiene una superficie hidrofóbica con un WCA de 127,1° ± 1.3°, lo cual es consistente con reportes previos40,41. Con la adición de nanoflakes de Ti3C2TX, la WCA de PCL-1 muestra una ligera disminución (115,3° ± 5,2°) debido a la abundancia de grupos −OH en la superficie de Ti3C2TX. Cuando se introdujo baicilina en la matriz de PCL, las superficies de las membranas nanofibrosas de PCL cambiaron a hidrofobicidad. Los ángulos de contacto para PCL-2, PCL-3 y PCL-4 son 82,4° ± 5,4°, 74,4° ± 6,9° y 65,5° ± 3,2°, respectivamente. Puede atribuirse al hecho de que la baicalina contiene una gran cantidad de grupos de hidrogel que aumentan la hidrofilia de las fibras electrohiladas.

Ángulo de contacto con el agua de las membranas nanofibrosas basadas en PCL.

Baicalin es el principal constituyente antibacteriano de las membranas basadas en PCL, que tiene actividad antibacteriana de amplio espectro, especialmente contra bacterias Gram-positivas como S. aureus42. En este trabajo se encontró que la CMI de baicalina contra S. aureus es efectiva a 32 mg/ml, similar a lo reportado en la literatura43,44. Todas las membranas nanofibrosas basadas en PCL se seleccionaron para una prueba antibacteriana estándar mediante el método de vertido en placa de preincubación. En la Fig. 8, las colonias bacterianas aparecen agrupadas alrededor de las membranas nanofibrosas PCL-0 y PCL-1 después de 72 h en las imágenes detalladas, y se observan colonias agrupadas más notables después de 120 h. Esto se debe a que PCL no tiene capacidad antibacteriana, lo cual es consistente con el informe anterior45. Por otro lado, PCL-2, PCL-3 y PCL-4 muestran una actividad bacteriostática evidente a las 120 h de tiempo de incubación (el medio se secó por completo después de 120 h e inhibió aún más el crecimiento bacteriano). Puede atribuirse a que la presencia de baicalina puede interrumpir la formación de α-heptámero, dificultando la actividad de lisis celular de la α-hemolisina de S. aureus46. Además, se observa que las áreas circundantes de PCL-3 y PCL-4 exhiben un color amarillo claro a las 24 h, lo que indica que la adición de nanoflakes de Ti3C2TX contribuyó a la propagación de baicalina de las nanofibras. Esto se debe a que la baicalina tiene poca solubilidad en solución acuosa47.

Desempeño antibacteriano de membranas basadas en PCL contra S. aureus. (Microsoft Office, PowerPoint 2010, https://www.microsoft.com/zh-hk/microsoft-365/previous-versions/office-2010).

La prueba de citotoxicidad se realizó mediante ensayos MTT para evaluar la biocompatibilidad de las membranas de nanofibras basadas en PCL preparadas. Por lo general, se mide la densidad celular después de que las células hayan estado expuestas al licor de lixiviación de las nanofibras durante 48 h para confirmar la citocompatibilidad del material. En la Fig. 9, se observa que todos los grupos no muestran citotoxicidad significativa a diferentes concentraciones. La viabilidad celular de todos los grupos de prueba disminuye modestamente a medida que aumenta la concentración. El grupo con la tasa de supervivencia más baja permanece cerca del 100 % en la concentración más alta (5 mg/mL), lo que sugiere que las membranas nanofibrosas ternarias de PCL/Ti3C2TX/baicalin se pueden utilizar como apósitos seguros para heridas.

Citocompatibilidad de membranas basadas en PCL. (**p < 0,01).

En este artículo, se prepararon membranas electrohiladas basadas en compuestos ternarios PCL/Ti3C2TX/baicalin para aplicaciones de apósitos para heridas. La observación SEM mostró que la presencia de nanoflakes de Ti3C2TX podría disminuir en el diámetro de las nanofibras debido al aumento en la densidad de carga de la solución de electrohilado. Las membranas de nanofibras de PCL que contenían 3 % en peso de escamas de Ti3C2TX y ​​5 % en peso de baicalina tenían el diámetro medio más pequeño de 210 nm. La estabilidad térmica de las nanofibras compuestas mejoró debido al efecto de barrera de los nanoflakes de Ti3C2TX. La adición de Ti3C2TX y ​​baicalina podría mejorar la hidrofilia, contribuyendo a la liberación de baicalina de las membranas nanofibrosas. Además, la adición de baicalina podría dotar a las membranas nanofibrosas ternarias de PCL/Ti3C2TX/baicalina de buenas propiedades antibacterianas. La prueba de citocompatibilidad confirmó que todas las membranas nanofibrosas basadas en PCL tenían una buena compatibilidad. Las membranas nanofibrosas ternarias antibacterianas PCL/Ti3C2TX/baicalin tienen un gran potencial para aplicaciones de tratamiento de heridas.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (número de subvención 81803339).

Estos autores contribuyeron por igual: Weiwei Zeng y Nga-man Cheng.

Segundo hospital popular del distrito de Longgang, Shenzhen, 518112, China

weiwei-zeng

Hospital de Mujeres y Niños de Shenzhen Baoan, Universidad de Jinan, Shenzhen, 518102, China

Weiwei Zeng y Xia Liang

Unidad Académica de Medicina de Accidentes y Emergencias, Universidad China de Hong Kong, Hong Kong, SAR, China

Precio del pescado Cheng

Facultad de Ciencias de la Vida y Medicina, Universidad de Ciencia y Tecnología de Zhejiang, Hangzhou, 310018, China

Haofeng Hu, Fulin Luo y Jia Jin

Lianshui People's Hospital, afiliado a Kangda College of Nanjing Medical University, Huaian, 223400, China

ya-wei li

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Investigación, WZ, NC y XL; Conceptualización, WZ, JJ y YL; Metodología, WZ, YL, XL y JJ; Recursos, JJ; Curación de datos, HH y FL; Redacción: borrador original, WZ y NC; y Redacción—revisión y edición, JJ y YL; Supervisión, YL y JJ; Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Jia Jin o Ya-wei Li.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Zeng, W., Cheng, Nm., Liang, X. et al. Membranas nanofibrosas de policaprolactona electrohiladas cargadas con baicalina para apósitos antibacterianos para heridas. Informe científico 12, 10900 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13141-0

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Recibido: 21 diciembre 2021

Aceptado: 20 de mayo de 2022

Publicado: 28 junio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13141-0

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