Membranes nanofibreuses en polycaprolactone électrofilées chargées de baicaline pour un pansement antibactérien

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10900 (2022) Citer cet article

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En raison de l'augmentation de la résistance bactérienne, les extractions antibactériennes d'herbes chinoises ont été utilisées plus fréquemment pour le soin des plaies. Dans ce travail, la baicaline, une extraction de l'herbe chinoise Scutellaria baicalensis, a été utilisée comme composant antibactérien dans les membranes nanofibreuses hybrides poly(ε-caprolactone)/MXene (PCL/Ti3C2TX) pour le pansement des plaies. Les résultats ont révélé que la présence de Ti3C2TX a contribué à la réduction du diamètre des nanofibres électrofilées. La membrane hybride PCL contenant 3 % en poids de nanoflocons de Ti3C2TX et 5 % en poids de baicaline présentait le plus petit diamètre moyen de 210 nm. Pendant ce temps, les tests antibactériens ont démontré que les nanofibres hybrides ternaires PCL contenant du Ti3C2TX et de la baicaline présentaient une activité antibactérienne adéquate contre la bactérie Gram-positive S. aureus en raison des bons effets synergiques des naoflakes Ti3C2TX et de la baicaline. L'ajout de nanoflocons de Ti3C2TX et de baicaline pourrait améliorer considérablement l'hydrophilie des membranes, entraînant la libération de baicaline des nanofibres. De plus, la cytotoxicité des nanofibres sur les cellules myoblastes L6 du squelette de rat a confirmé leur bonne compatibilité avec ces membranes nanofibreuses à base de PCL. Ce travail offre un moyen réalisable de préparer des membranes nanofibreuses antibactériennes en utilisant l'extraction d'herbes chinoises pour les applications de pansement.

La peau est la première barrière du corps humain pour protéger les organes internes contre les micro-organismes ou autres dangers externes1. Cependant, la peau est très sensible aux dommages dus à une blessure ou à une maladie. Les plaies cutanées s'infectent facilement, ce qui représente une charge considérable pour le système de santé2. Les matériaux de pansement traditionnels tels que la cellulose, la soie, l'alginate, le collagène, etc., n'ont pas la capacité d'inhiber la colonisation bactérienne ou d'éviter la croissance des micro-organismes3,4,5. Par conséquent, il existe un besoin de pansements antibactériens pour prévenir la contamination cutanée des plaies. Récemment, les échafaudages en nanofibres électrofilées ont attiré une attention considérable dans le domaine des pansements en raison de leurs caractéristiques uniques, telles qu'une permittivité élevée de l'oxygène, une résistance élevée à la traction, diverses caractéristiques morphologiques, une porosité réglable et une capacité sur mesure6. Des ingrédients antibactériens tels que des antibiotiques, des oxydes métalliques et des nanoparticules de charbon actif sont incorporés dans la matrice fibreuse pour aider à la cicatrisation des plaies cutanées7,8.

La poly(ε-caprolactone) (PCL) est un type de polyester linéaire aliphatique biodégradable et biocompatible qui peut être synthétisé par la polymérisation par ouverture de cycle de l'ε-caprolactone. Le PCL a reçu une attention considérable en raison de sa grande ténacité, de sa biodégradabilité et de sa biocompatibilité. Il a été démontré que les échafaudages nanofibreux PCL électrofilés peuvent être utilisés pour les applications de pansement9,10,11. Les caractéristiques de structure poreuse native des échafaudages PCL peuvent imiter les propriétés structurelles de la matrice extracellulaire (ECM) de la peau tout en offrant une perméabilité élevée à l'oxygène. Afin de conférer des capacités antibactériennes aux échafaudages nanofibreux PCL, différents types d'oxydes métalliques ou de métaux ont été introduits dans les matrices PCL12. Zhu et al. ont découvert que l'insertion d'ions argent (Ag) et magnésium (Mg) dans la gélatine/polycaprolactone (GT/PCL) pouvait conférer aux nanofibres une activité antibactérienne ainsi qu'une fonction pro-angiogenèse, ce qui bénéficiait à la réparation des plaies cutanées13. Ghiyasi et ses collègues ont découvert que les échafaudages hybrides constitués d'Urtica dioica, de nanoparticules de ZnO et de PCL avaient une bonne activité antibactérienne contre E. coli et S. aureus14. En outre, la nanofibre de l'échafaudage hybride présentait une bonne biocompatibilité et une bonne adhésion cellulaire aux tests in vivo des cellules fibroblastes L929. Ekram et al. ont démontré que la présence de chlorure de zinc (ZnCl2) réduisait le diamètre des nanofibres PCL/ZnCl2 tout en augmentant la vitesse de dégradation et les propriétés mécaniques15. De plus, il a été constaté que la nanofibre composite antibactérienne stimule considérablement la prolifération des cellules souches. Trcin et al. ont constaté que les échafaudages PCL contenant des nanoparticules de TiO2 pouvaient fournir une activité antimicrobienne statistiquement significative contre différents types de bactéries16. De plus, les échafaudages PCL/TiO2 avec une porosité maximale de 93 %, d'autre part, se sont avérés capables de soutenir l'adhésion et la prolifération des cellules souches limbiques.

MXene est une nouvelle famille de matériaux bidimensionnels (2D) qui intègre les métaux de transition M (Ti, Cr, V, Nb et Mo, etc.) avec d'énormes quantités de X (carbures, nitrures ou carbonitrures) en supprimant l'élément A dans la phase MAX17,18. Le MXene (Ti3C2TX) présente une biocompatibilité et une efficacité antibactérienne supérieures contre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives par rapport à l'oxyde de graphène en raison de sa structure ultrafine et de ses propriétés physiochimiques uniques19,20. Awasthi et al. ont constaté que l'ajout de MXène dans les nanofibres PCL maintenait une bonne biocompatibilité in vitro avec les lignées cellulaires d'ibroblastes (NIH-3T3) et de préostéoblastes (MC3T3-E1)21. De plus, la présence de nanofeuillets Ti3C2TX a contribué à réduire le diamètre et à améliorer la morphologie des nanofibres PCL/Ti3C2TX. Cependant, aucune donnée sur les activités antibactériennes des nanofibres PCL/Ti3C2TX n'a été rapportée à ce jour.

Les extraits de plantes ont été largement utilisés pour soigner diverses maladies depuis l'Antiquité. Les phytochimiques d'origine végétale peuvent servir d'antibiacides potentiels avec moins d'effets secondaires. La baicaline, un flavonoïde extrait de l'herbe chinoise Scutellaria baicalensis, a été considérée comme un agent multithérapeutique dans le domaine de la biomédecine22. Il présente divers avantages positifs sur les plaies, notamment des propriétés anti-oxydantes, antibactériennes et anti-inflammatoires23,24. Cependant, peu de recherches ont été effectuées à ce jour sur l'utilisation de la baicaline dans les fibres électrofilées pour les pansements.

Dans ce travail, MXene (Ti3C2TX) a d'abord été exfolié pour obtenir des nanoflakes de Ti3C2TX. Ensuite, les nanoflakes Ti3C2TX résultants ont été incorporés dans la matrice PCL avec de la baicaline d'extraction à base de plantes par électrofilage. La morphologie, la stabilité thermique, l'hydrophilie et les propriétés mécaniques des nanofibres électrofilées constituées de composites ternaires PCL/Ti3C2TX/baicalin ont été étudiées. L'ajout de Ti3C2TX et de baicaline devait avoir des effets synergiques sur l'amélioration de la performance antibactérienne du pansement contre la bactérie gram-positive S. aureus. De plus, la biocompatibilité in vitro de ce pansement a également été évaluée en utilisant des cellules myoblastes L6 squelettiques de rat.

La poly(ε-caprolactone) (PCL, CapaTM 6800) avec un poids moléculaire moyen de 80 000 a été obtenue auprès de Weibo Chemical Co., Ltd. (Guangzhou, Chine). MXene (Ti3C2TX) avec 400 mailles a été fourni par Beike 2D materials Co., Ltd. (Pékin, Chine). La baicaline (pureté > 95 %) a été fournie par Macklin Biochemical Co., Ltd. (Shanghai, Chine). Le chloroforme et le diméthylformamide (DMF) ont été achetés chez J&K (Pékin, Chine).

L'exfoliation de Ti3C2TX a été réalisée par broyage à haute énergie à l'aide d'un microbroyeur planétaire Miqi YXQM-1L (Changsha, Chine). Des billes de broyage Ti3C2TX (4 g) et d'oxyde de zirconium (70 g) ont été placées dans un bol de broyage de 250 ml et effectuées à 600 tr/min pendant 4 h. Ensuite, le Ti3C2TX exfolié a été retiré du bol de broyage avec de l'eau DI, suivi d'une sonication dans de l'eau DI pendant 30 min pour exfolier complètement. Enfin, les nanoflocons de Ti3C2TX résultants ont été centrifugés à 3500 tr/min pendant 10 min, et la suspension obtenue a été lyophilisée pendant une nuit.

Les nanofibres électrofilées du composite ternaire PCL/Ti3C2TX/baicaline ont été préparées à l'aide d'une machine d'électrofilage disponible dans le commerce (TL-Pro, Tongli Weina Co., Ltd., Shenzhen, Chine), comme illustré à la Fig. Ensuite, la quantité souhaitée de Ti3C2TX et de baicaline a été ajoutée dans la solution de PCL sous agitation vigoureuse. La solution de PCL préparée a été chargée dans une seringue en plastique de 10 ml avec une aiguille capillaire en métal (diamètre intérieur de 0,50 mm et longueur de 30 mm). La tension d'électrofilage appliquée a été fixée à 15 kV et le débit a été maintenu à 1 mL/h. Les nanofibres obtenues ont ensuite été placées dans une étuve sous vide à 50°C pendant 6 h pour éliminer le solvant restant.

Voie de préparation des nanofibres à base de PCL. (Adobe Illustrator CS5, Version 15.0.0, https://www.adobe.com/products/illustrator.html).

La morphologie de Ti3C2TX et des nanofibres préparées a été observée au microscope électronique à balayage (SEM, FEI Quata 250, USA). Avant l'observation, les spécimens ont été pulvérisés avec une fine couche d'or pour éviter l'accumulation de charge.

L'épaisseur des nanoflakes de Ti3C2TX a été mesurée par une microscopie à force atomique (AFM, VEECO Multimode V, USA) en mode tapping.

Les diagrammes de diffraction des rayons X ont été réalisés sur un XRD à incidence rasante (Rigaku SmartLab) avec Cu Kα à 45 kV. L'angle de balayage (2θ) variait de 5° à 60°.

Les spectres infrarouges à transformée de Fourier (FT-IR) ont été réalisés avec un spectromètre Perkin Elmer FTIR-100 (USA) avec une plage de nombres d'onde collectés de 500 à 4000 cm-1.

La stabilité thermique a été évaluée par un analyseur thermogravimétrique (TGA, Netzsch TGA-209F1). Les spécimens ont été chauffés de la température ambiante à 600 ℃ à une vitesse progressive de 10 ℃/min.

La mouillabilité des nanofibres a été évaluée via la mesure de l'angle de contact avec l'eau à l'aide d'un instrument See System E (Advex Instruments, République tchèque).

La méthode standard de microdilution en bouillon a été appliquée pour déterminer la valeur CMI de la baicaline vis-à-vis de S. aureus, comme décrit dans les rapports précédents25,26. En bref, le S. aureus a été inoculé et cultivé dans une sous-culture de bouillon à l'intérieur d'un flacon. Les bactéries sont ensuite incubées à 37°C pendant 24h. Ensuite, la concentration bactérienne a été ajustée à une densité de 1,0 × 106 UFC/ml. La solution de baicaline, avec une concentration allant de 1 à 1024 mg/ml, a été ajoutée dans la solution de S. aureus pour observer la croissance des bactéries. La concentration la plus faible, à laquelle aucune croissance bactérienne visible n'a été observée dans la plaque, a été considérée comme la CMI.

Les propriétés antibactériennes des nanofibres à base de PCL contre S. aureus ont été évaluées par un modèle d'évaluation standard « SNV 195920-1992 »26. La norme d'évaluation de la zone d'inhibition est résumée dans le tableau S1. Tout d'abord, 100 µL de suspension bactérienne à 108 UFC/mL ont été étalés sur une plaque de gélose LB, puis les échantillons de membrane nanofibreuse d'un diamètre de 1,0 cm ont été placés à la surface de la gélose. La suspension bactérienne avec les films à base de PCL a été incubée à 37 ° C, suivie des images numériques des membranes nanofibreuses à base de PCL sur la plaque de gélose avec des bactéries ont été enregistrées à 24 h, 72 h et 120 h, respectivement. Tous les échantillons ont été testés en triple.

La cytotoxicité des nanofibres sur les cellules L6 du myoblaste squelettique de rat a été évaluée à l'aide de la méthode CCK-8 avec un schéma de lixiviation. Les solutions d'extrait de nanofibres stérilisées (10 mg/mL) ont été préparées en immergeant la nanofibre séchée dans un milieu pendant 12 h à 37 ℃ avec extraction par ultrasons. Les cellules L6 ont été ensemencées dans une plaque à 96 puits à une densité de 5000 cellules/puits et pré-cultivées pendant 24 h avant de remplacer le milieu de culture par le milieu frais et les solutions d'extrait pour obtenir la concentration finale de l'échantillon de 0,2 mg/mL, 1 mg/mL et 5 mg/mL. Chaque échantillon à tester (PCL-0, PCL-1, PCL-2, PCL-3 et PCL-4), contrôle blanc (milieu de culture) et contrôle positif (milieu de culture et cellule) ont été incubés pendant 48 h et répétés quatre fois. Les résultats ont été enregistrés sous forme d'absorbance à 450 nm à travers un spectrophotomètre ultraviolet par la formule suivante :

Toutes les expériences ont été réalisées en triple. Les données ont été analysées par le logiciel SPSS (IBM Analytics, USA). La signification de tous les tests statistiques a été prédéterminée à P < 0,05. Les résultats ont été exprimés en moyenne ± écart type (ET).

Sur la figure 2A, le MXène vierge (Ti3C2TX) présente une structure typique semblable à un organe avec des espaces de plusieurs dizaines de nanomètres de large. Les nanoflocons de Ti3C2TX exfoliés de la figure 2B montrent que les couches sont clairement séparées les unes des autres. De plus, quelques petits nanoflakes de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres sont observés en raison du broyage. Les images de cartographie élémentaire EDX de la figure 2C confirment la présence de Ti, C et O, ce qui est cohérent avec la structure chimique de Ti3C2TX20. L'apparition de F à la surface des nanoflakes de Ti3C2TX est due à l'élément F restant après gravure avec LiF/HCl17. Dans l'image AFM de la Fig. 2D, on observe que le nanoflake de Ti3C2TX exfolié a une épaisseur de 1,5 nm, ce qui est similaire aux résultats rapportés27,28. Les modèles XRD des nanoflocons de Ti3C2TX vierges et de Ti3C2TX exfoliés sont illustrés à la Fig. 2E. Il est à noter que le pic caractéristique à 6,9 ° dans le MXène vierge indique l'espacement intercouche de 1,28 nm. De plus, les pics proéminents à 9,4°, 19,1°, 34,0°, 38,7°, 41,7° et 44,9°, qui correspondent à la diffraction des plans (002), (004), (101), (008), (104) et (105) de Ti3C2TX, respectivement29. Quant aux nanoflocons de Ti3C2TX exfoliés, le pic caractéristique passe de 6,9° à 5,4° du fait de l'exfoliation. De plus, ce pic devient plat et faible, ce qui est attribué au broyage à billes et à l'exfoliation réduisant la taille des nanoflakes et élargissant l'espacement entre les couches.

Images SEM de (A) Ti3C2TX vierge, (B) nanoflocons de Ti3C2TX exfoliés ; (C) Cartographie élémentaire EDX de nanoflakes Ti3C2TX exfoliés, (D) Image AFM de nanoflakes Ti3C2TX exfoliés et (E) Modèles XRD de nanoflakes Ti3C2TX vierges et exfoliés Ti3C2TX.

Les images SEM des membranes nanofibreuses PCL sont présentées à la Fig. 3. On note que les nanofibres de PCL-0 d'un diamètre moyen de 269 nm (Fig. 3B) ont une surface plus lisse et des structures non perlées. Avec l'ajout de nanoflocons de Ti3C2TX à 3 % en poids, le diamètre moyen de PCL-1 diminue de 269 à 217 nm par rapport à celui de PLA-0. Sur les figures 3F, H, J, les diamètres moyens de PCL-2, PCL-3 et PCL-4 sont respectivement de 254 nm, 223 nm et 210 nm. On pense que la présence de nanoflakes conducteurs de Ti3C2TX peut augmenter la densité de charge de la solution d'électrofilage en raison des groupes polaires à leur surface, améliorant ainsi la force électrostatique du champ électrique appliqué et réduisant le diamètre des nanofibres30,31. En revanche, l'introduction de baicaline a peu d'effet sur le diamètre des nanofibres. Cependant, la surface des nanofibres PCL contenant de la baicaline est relativement plus lisse que celle de PCL-1. On suppose que la baicline est un type de petite molécule avec de nombreux groupes hydroxyle qui peuvent réduire la viscosité de la solution d'électrofilage et réagir avec les groupes polaires des nanoflakes Ti3C2TX pour former des liaisons hydrogène, entraînant la dispersion homogène des nanoflakes Ti3C2TX dans la matrice PCL.

Images SEM de membranes nanofibreuses à base de PCL électrofilé et distribution de diamètre de fibre mesurée : (A, B) PCL-0, (C, D) PCL-1, (E, F) PCL-2, (G, H) PCL-3 et (I, J) PCL-4.

Les courbes typiques de contrainte de traction par rapport à la déformation pour les membranes nanofibreuses à base de PCL sont illustrées à la Fig. S1A, et les propriétés de traction correspondantes sont résumées à la Fig. S1B. Il est à noter que la membrane PCL pure présente une ductilité élevée (allongement à la rupture de 305%), ce qui est cohérent avec d'autres travaux publiés32,33. Pour PCL-1, l'ajout de nanoflakes Ti3C2TX entraîne de forts effets de renforcement, augmentant considérablement le module de traction. Bien que les groupes polaires abondants à la surface des nanoflakes de Ti3C2TX puissent réagir avec les liaisons ester de PCL, les effets d'inhibition des nanofeuilles rigides seront plus profonds, réduisant la capacité d'écoulement plastique des chaînes moléculaires de PCL34. D'autre part, le PCL-2 montre une nette diminution de l'élasticité et de la résistance. Dans la figure S1B, l'allongement à la rupture et la résistance à la traction de PCL-2 sont réduits à 178 % et 2,58 MPa, respectivement. En effet, la baicaline est une petite molécule qui a un effet plastifiant sur le PCL. Quant au PCL-3, la résistance à la traction des échantillons s'est nettement améliorée, avec un petit sacrifice en allongement à la rupture par rapport à ceux du PCL-2. On suppose que la présence de nanoflocons de Ti3C2TX peut réagir avec la baicaline pour former des liaisons hydrogène dans une certaine mesure. Avec l'augmentation supplémentaire de la teneur en baicaline, les propriétés de traction de PCL-4 se détériorent progressivement, indiquant que la baicaline dépasse les sites de réaction des nanoflakes Ti3C2TX.

Les spectres FT-IR des membranes nanofibreuses à base de PCL sont présentés sur la Fig. 4. On observe clairement que les deux pics caractéristiques situés à 2943 cm-1 et 2863 cm-1 de PCL-0 correspondent aux bandes d'étirement des groupes CH2. Le pic d'absorption à 1737 cm-1 est attribué à l'étirement des groupes C=O, tandis que les pics à 1294 cm-1 et 1184 cm-1 appartiennent respectivement à l'étirement asymétrique et symétrique des groupes C–O–C. De plus, le pic caractéristique à 1243 cm−1 désigne les vibrations CH3, et 1045 cm−1 appartient à l'étirement C–O et à la flexion C–H35. Avec l'incorporation de Ti3C2TX et de baicaline, aucun changement évident n'est observé dans les spectres FT-IR. Les composites ternaires montrent un pic faible et large entre 3600 et 3300 cm−1, qui est attribué au chevauchement des groupes polaires O–H à la surface de Ti3C2TX et à la vibration d'étirement O–H de la baicaline36. De plus, il existe un nouveau pic caractéristique à 1609 cm−1 qui correspond à la vibration d'étirement de C=C des groupes phényle de la baicaline37.

Spectres FT-IR de membranes nanofibreuses à base de PCL.

La stabilité thermique des membranes nanofibreuses à base de PCL a été mesurée par TGA, comme le montre la Fig. 5. Les données correspondantes, y compris la température de perte de poids initiale (T10, la température à 10 % de perte de poids), la température de perte de poids maximale (Tp, la température au taux de perte de poids maximal) et les résidus carbonisés à 600 ℃ sont répertoriés dans le tableau 2. On peut observer que PLA-0 montre une étape de perte de poids distincte de 300 à 420 ℃, la pyrolyse du clivage de la liaison chimique des chaînes PCL38. La courbe de décomposition thermique de PCL-1 se déplace vers une température plus élevée, indiquant que la présence de Ti3C2TX peut augmenter la stabilité thermique des nanofibres PCL. Selon le tableau 2, le T10 et le Tp de PCL-1 augmentent de 361,8 à 365,8 ℃ et de 403,2 à 415,7 ℃, respectivement, par rapport à celui de PLA-0. Cela est dû au fait que les nanoflakes Ti3C2TX servent de barrière thermique pour protéger la matrice PCL sous-jacente. Dans le cas des nanofibres ternaires PCL/Ti3C2TX/baicalin, les courbes de décomposition thermique peuvent être grossièrement divisées en deux grandes étapes. La phase initiale de perte de poids se produit entre 200 et 370 ℃ en raison de la décomposition thermique de la baicaline. La deuxième étape se produit à environ 370–420 ℃, qui est liée à la pyrolyse des chaînes PCL. De plus, le T10 et le Tp de PCL-4 montrent une tendance à la baisse par rapport à ceux de PLA-0, ce qui est attribué à la faible stabilité thermique de la baicaline.

Courbes TGA de membranes nanofibreuses à base de PCL.

La figure 6 illustre les modèles XRD de membranes nanofibreuses à base de PCL. Comme le montre la Fig. 6, le PCL-0 présente trois pics de diffraction significatifs à 2θ = 21,3°, 22,0° et 23,7°, qui correspondent respectivement aux plans (110), (111) et (200)39. De plus, il existe également un pic relativement faible et large à 11,8° dans le diagramme PCL-0. Les résultats ci-dessus indiquent que la PCL vierge est dans un état semi-cristallin. Dans le diagramme XRD de PCL-1, un pic supplémentaire apparaît à 2θ = 6,4°, qui est attribué au plan (002) de Ti3C2TX20. Après l'introduction de la baicaline, l'angle de diffraction de la PCL à 2θ = 11,8° s'affaiblit et se décale vers un angle inférieur, indiquant que l'interaction physique entre la PCL et la baiciline est altérée.

Modèles XRD de membranes nanofibreuses à base de PCL.

Les angles de contact avec l'eau (WCA) des surfaces membranaires ont été mesurés pour évaluer l'hydrophilie des membranes nanofibreuses à base de PCL, comme le montre la Fig. 7. On observe que PCL-0 a une surface hydrophobe avec un WCA de 127,1° ± 1,3°, ce qui est cohérent avec les rapports précédents40,41. Avec l'ajout de nanoflakes de Ti3C2TX, le WCA de PCL-1 montre une légère diminution (115,3° ± 5,2°) en raison de l'abondance de groupes -OH à la surface de Ti3C2TX. Lorsque la baiciline a été introduite dans la matrice PCL, les surfaces des membranes nanofibreuses PCL sont passées à l'hydrophobicité. Les angles de contact pour les PCL-2, PCL-3 et PCL-4 sont respectivement de 82,4° ± 5,4°, 74,4° ± 6,9° et 65,5° ± 3,2°. Cela peut être attribué au fait que la baicaline contient un grand nombre de groupes hydrogel qui augmentent l'hydrophilie des fibres électrofilées.

Angle de contact avec l'eau des membranes nanofibreuses à base de PCL.

La baicaline est le principal constituant antibactérien des membranes à base de PCL, qui a une activité antibactérienne à large spectre, en particulier contre les bactéries Gram-positives comme S. aureus42. Dans ce travail, la CMI de la baicaline contre S. aureus s'est avérée efficace à 32 mg/ml, ce qui est similaire à la littérature rapportée43,44. Toutes les membranes nanofibreuses à base de PCL ont été sélectionnées pour un test antibactérien standard par la méthode de versement sur plaque de préincubation. Sur la figure 8, les colonies bactériennes apparaissent regroupées autour des membranes nanofibreuses PCL-0 et PCL-1 après 72 h dans les images détaillées, et des colonies regroupées plus remarquables sont observées après 120 h. Cela est dû au fait que le PCL n'a pas de capacité antibactérienne, ce qui est cohérent avec le rapport précédent45. D'autre part, PCL-2, PCL-3 et PCL-4 montrent une activité bactériostatique évidente à 120 h d'incubation (le milieu a complètement séché après 120 h et a encore inhibé la croissance bactérienne). Il peut être attribué à la présence de baicaline pouvant interrompre la formation d'α-heptamère, entravant l'activité de lyse cellulaire de l'α-hémolysine de S. aureus46. De plus, on observe que les zones environnantes de PCL-3 et PCL-4 présentent une couleur jaune clair à 24 h, indiquant que l'ajout de nanoflakes Ti3C2TX a contribué à la propagation de la baicaline à partir des nanofibres. En effet, la baicaline a une faible solubilité en solution aqueuse47.

Performance antibactérienne des membranes à base de PCL contre S. aureus. (Microsoft Office, PowerPoint 2010, https://www.microsoft.com/zh-hk/microsoft-365/previous-versions/office-2010).

Les tests de cytotoxicité ont été effectués par des tests MTT afin d'évaluer la biocompatibilité des membranes de nanofibres à base de PCL telles que préparées. Il s'agit généralement de mesurer la densité cellulaire après que les cellules ont été exposées à la liqueur de lixiviation des nanofibres pendant 48 h pour confirmer la cytocompatibilité du matériau. Sur la figure 9, il est noté que tous les groupes ne présentent aucune cytotoxicité significative à différentes concentrations. La viabilité cellulaire de tous les groupes de test diminue légèrement à mesure que la concentration augmente. Le groupe avec le taux de survie le plus bas reste proche de 100 % à la concentration la plus élevée (5 mg/mL), ce qui suggère que les membranes nanofibreuses ternaires PCL/Ti3C2TX/baicalin peuvent être utilisées comme pansements sûrs.

Cytocompatibilité des membranes à base de PCL. (**p < 0,01).

Dans cet article, les membranes électrofilées à base de composites ternaires PCL/Ti3C2TX/baicalin ont été préparées pour des applications de pansement. L'observation au MEB a montré que la présence de nanoflakes de Ti3C2TX pouvait diminuer le diamètre des nanofibres en raison de l'augmentation de la densité de charge de la solution d'électrofilage. Les membranes de nanofibres PCL contenant 3 % en poids de flocons de Ti3C2TX et 5 % en poids de baicaline avaient le plus petit diamètre moyen de 210 nm. La stabilité thermique des nanofibres composites a été améliorée grâce à l'effet barrière des nanoflakes Ti3C2TX. L'ajout de Ti3C2TX et de baicaline pourrait améliorer l'hydrophilie, contribuant à la libération de baicaline des membranes nanofibreuses. De plus, l'ajout de baicaline pourrait conférer aux membranes nanofibreuses ternaires PCL/Ti3C2TX/baicaline de bonnes propriétés antibactériennes. Le test de cytocompatibilité a confirmé que toutes les membranes nanofibreuses à base de PCL avaient une bonne compatibilité. Les membranes nanofibreuses antibactériennes PCL/Ti3C2TX/baicalin ternaires ont un grand potentiel pour les applications d'adressage des plaies.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Cette recherche a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (numéro de subvention 81803339).

Ces auteurs ont contribué à parts égales : Weiwei Zeng et Nga-man Cheng.

Le deuxième hôpital populaire du district de Longgang, Shenzhen, 518112, Chine

Weiwei Zeng

Hôpital pour femmes et enfants de Shenzhen Baoan, Université de Jinan, Shenzhen, 518102, Chine

Weiwei Zeng et Xia Liang

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Prix du poisson Cheng

Collège des sciences de la vie et de médecine, Université Sci-Tech du Zhejiang, Hangzhou, 310018, Chine

Haofeng Hu, Fulin Luo et Jia Jin

Hôpital populaire de Lianshui, affilié au Collège Kangda de l'Université médicale de Nanjing, Huaian, 223400, Chine

Ya-wei Li

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Enquête, WZ, NC et XL ; Conceptualisation, WZ, JJ et YL ; Méthodologie, WZ, YL, XL et JJ ; Ressources, JJ ; Conservation des données, HH et FL ; Rédaction — brouillon original, WZ et NC ; et Rédaction—révision et édition, JJ et YL; Supervision, YL et JJ ; Tous les auteurs ont lu et accepté la version publiée du manuscrit.

Correspondance à Jia Jin ou Ya-wei Li.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Zeng, W., Cheng, Nm., Liang, X. et al. Membranes nanofibreuses en polycaprolactone électrofilées chargées de baicaline pour un pansement antibactérien. Sci Rep 12, 10900 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13141-0

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Reçu : 21 décembre 2021

Accepté : 20 mai 2022

Publié: 28 juin 2022

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

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