双向冷冻法制备的取向多层MXene/PVA水凝胶的细菌屏蔽作用及对肠道缺损的修复

摘要

目的 探究取向多层MXene/聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）纳米复合水凝胶对细菌的屏蔽作用以及对于肠道缺损修复的影响。方法 采用传统冷冻法和双向冷冻冰模板法制备MXene/PVA纳米复合水凝胶。通过扫描电镜扫描以及Micro-CT重建观察不同水凝胶的结构，通过动态流变仪测定水凝胶的流变性能，通过万能材料实验机测定水凝胶的力学性能，通过爆破实验测定水凝胶的爆破压力，通过渗透法观察菌落生长情况以检测水凝胶体外的细菌屏蔽能力。制备大鼠盲肠穿孔动物模型，采用水凝胶进行肠道修复。通过革兰染色观察水凝胶体内的细菌屏蔽能力，通过HE染色观察肠道炎症情况，通过CD31、CD68免疫荧光染色和增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen, PCNA）染色观察水凝胶对肠道缺损的修复作用。结果 扫描电镜结果和Micro-CT重建结果显示传统冷冻法制备的水凝胶为无规多孔结构，双向冷冻法制备的水凝胶为取向多层结构。流变和拉伸结果显示取向水凝胶具有较优的力学性能，且取向多层水凝胶的爆破压力大于非取向水凝胶（P<0.001），达到27 kPa。通过渗透法观察渗透水凝胶的细菌生长情况，发现相比于非取向水凝胶，取向多层水凝胶在体外可有效阻挡大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的渗透；革兰染色结果显示，取向多层结构水凝胶在体内可有效屏蔽肠道细菌进入腹腔。HE染色结果表明取向多层水凝胶在体内可有效减轻肠道炎症，CD31、CD68免疫荧光染色和PCNA染色结果显示取向多层水凝胶在体内对肠道缺损有修复作用。结论 通过双向冷冻法制备的取向多层水凝胶可以有效阻挡细菌的渗透，并减轻肠道炎症。

关键词

双向冷冻 / 取向水凝胶 / 细菌屏蔽 / 肠穿孔