В данной работе отобрано 6 оригинальных исследований за 2017–2024 годы, в которых участвовали команды из Китая, Греции, Норвегии, Израиля и других стран; представлен ориентированный на применение повествовательный обзор. Публикации охватывают исследования материалов и их оценку in vitro, эксперименты на животных, а также одно рандомизированное исследование на людях на донорском участке кожи; они не представляют собой полного сравнения всех технологий перевязочных средств.
01Какие задачи необходимо решать с помощью повязок для ран
Потребности различных типов ран неодинаковы. При покрытии ожогов основное внимание уделяется восстановлению барьерной функции и состоянию кожи; в исследованиях диабетических ран часто одновременно оценивают воспаление, ангиогенез и реэпителизацию; при покрытии участков взятия кожи необходимо наблюдать за раздражением, болью, заживлением и образованием рубцов. Определение условий применения до выбора материала позволяет избежать прямого переноса результатов одной животной модели на все типы ран.2,3,4,6
| Сценарии исследований | Задачи, которые может выполнять волокнистый слой | Необходимо одновременно учитывать |
|---|---|---|
| Ожоги и поверхностные раны | Покрытие, удержание влаги и композиты с натуральными полимерами | Обмен влагой, местные реакции и восстановление кожи 3 |
| Раны, связанные с сахарным диабетом | Несение лекарственных средств, стимулируемое высвобождение и поддержка функциональных слоёв | Воспаление, реэпителизация, ангиогенез и реконструкция тканей 4 |
| Покрытие участков взятия кожи | Формирование плотно прилегающего временного волокнистого покрытия | Раздражение, боль, время заживления и последующие рубцы 6 |
Для разработчиков повязок «спрядение тонкого волокна» — это лишь отправная точка. Удобство извлечения плёнки, сохранение целостности при контакте с жидкостью, необходимость в абсорбирующем слое или внешнем каркасе — всё это определяет её место в составе повязки. Независимые плёнки, волокнистые губки и композитные плёнки с гидрогелями, описанные в литературе, фактически соответствуют разным решениям по структуре изделия.1,4,5
02Как волокнистые плёнки сочетаются с натуральными полимерами и активными компонентами
При электроформовании в качестве каркаса обычно используются полимеры, способные образовывать волокна, после чего добавляют желатин, фиброин, альгинат и другие компоненты для изменения свойств поверхности. Натуральные полимеры могут участвовать во взаимодействии с клетками, а также изменять состояние раствора, поведение при контакте с жидкостью и прочность. Поэтому соотношение компонентов следует изучать совместно с процессом волокнообразования, последующей обработкой и эксплуатацией во влажных условиях; нельзя делать выводы о свойствах готового изделия, основываясь лишь на том, что компонент является «натуральным».1,2,3,5
Плоские плёнки, трёхмерные губки и композитные слои
Плоские волокнистые плёнки удобны для покрытия и подбора состава; дальнейшее формирование из волокон губки позволяет изучать более открытую трёхмерную среду; добавление гидрогеля на волокна даёт возможность раздельно обеспечить поддержку и локальные функции. Выбор формы зависит от того, должны ли клетки оставаться на поверхности, проникать внутрь материала или основная задача покрытия возлагается на волокнистый слой.1,4
03Исследования натуральных полимеров: от кожного покрытия до среды локальной репарации
Исследование покрытия ожогов с использованием Ulvan и желатина
В Terezaki и последующие 2022 годы были созданы электроформованные пластыри на основе полисахарида Ulva lactuca ulvan и морского желатина; их различные комбинации сравнивали в модели ожога второй степени у мышей без шерсти. Помимо площади раны, измеряли трансэпидермальную потерю влаги, состояние увлажнённости и гистологические изменения; некоторые составы продемонстрировали лучшую раннюю контрактуру и уменьшение воспаления.3
Ценность данного исследования заключается в установлении связи между «покрытием материалом» и восстановлением кожного барьера, а также в сравнении составов. Оно обосновывает дальнейшее изучение способов композитирования морских полимеров, однако результаты ограничены соотношением компонентов и моделью эксперимента, поэтому нельзя делать вывод, что любые волокна из ulvan или желатина обеспечат аналогичный эффект.3
Сочетание волокнистых губок с эндогенными факторами роста
В Li и последующие 2017 годы из полисахарида EUP3, способного связывать PDGF-BB, и желатина создали электроформованную гидрогелевую губку для изучения локального накопления эндогенных факторов роста в ране и их высвобождения по мере деградации материала. В исследовании, объединившем испытания in vitro и наблюдение за дефектами кожи полной толщины у мышей, сообщалось об улучшении показателей ангиогенеза и репарации тканей.1
Это предлагает иной по сравнению с прямым добавлением экзогенных факторов роста подход, основанный на взаимодействии материала с локальными биомолекулами для регуляции среды. При разработке аналогичных образцов следует отдельно проверять способность к связыванию, характер высвобождения и итоговые показатели репарации; нельзя заменять эксперименты на животных или людях испытаниями по адсорбции.1
04Как волокна с лекарственным средством участвуют в изучении воспаления и хронических ран
PLGA, фиброин и артемизинин
В Peng и последующие 2021 годы исследовали электроформованные плёнки из фиброина PLGA/ с артемизинином, оценивая высвобождение, биосовместимость и показатели, связанные с воспалением, а также наблюдали за репарацией в модели раны полной толщины у крыс. Результаты указывают на способность композитной системы влиять на воспалительный процесс; значимость исследования заключается в установлении связи между высвобождением лекарственного средства и тканевой реакцией.2
Разделение функций между стимулируемыми волокнами и проводящим гидрогелем
В Cao и последующие 2022 годы на электроформованную полиуретановую плёнку, несущую доксициклин и чувствительную к среде с активными формами кислорода, наносили полоски проводящего гидрогеля. В испытаниях in vitro изучали высвобождение и поведение клеток, а в эксперименте на крысах с диабетом дополнительно оценивали воспаление, образование коллагена, ангиогенез и реэпителизацию. Комбинированная структура продемонстрировала репаративный эффект в данной модели, что показывает, что электроформованный и напечатанный слои могут совместно выполнять разные задачи.4
Оба исследования находятся на стадии проверки на животных. Они побуждают разработчиков выбирать функциональные компоненты в соответствии с конкретной биологической задачей, а не постоянно добавлять новые активные вещества. Чем больше композитных слоёв, тем важнее включать отдельные компоненты и их комбинации в эксперимент, чтобы определить источник наблюдаемых изменений.2,4
05Водные системы и безигольное электроформование: уроки для масштабирования производства
В Schulte-Werning и последующие 2024 годы сравнивали несколько водных полимерных систем и выбрали систему пектин/PEO для инкапсуляции липосом с хлорамфениколом, применяя линейное безигольное электроформование. Исследовали формирование волокон, механические свойства, состояние липосом, высвобождение in vitro, антибактериальную активность и биосовместимость; композитирование с липосомами изменило характер высвобождения по сравнению с прямым включением лекарственного средства.5
Урок для перехода от разработки к производству заключается в том, что при изучении активных функций следует одновременно учитывать доступные растворители и способы формирования плёнки. Данная работа демонстрирует осуществимость на уровне материалов и испытаний in vitro; формулировку «подходит для обсуждения масштабирования» нельзя трактовать как завершение подтверждения пригодности для промышленного производства. Для водорастворимых систем также необходимо оценить защиту от влаги при упаковке, сохранение целостности при контакте с жидкостью и стабильность от партии к партии.5
06На какие вопросы уже ответили исследования на людях
В Haik и последующие 2022 годы было опубликовано проспективное, многоцентровое, рандомизированное открытое исследование, в котором сравнивали покрытие участков взятия кожи электроформованным материалом in situ со стандартным методом. В группах было соответственно 21 и 20 участников; оценивали раздражение кожи, реэпителизацию, боль, нежелательные явления и продлевали наблюдение для оценки рубцов и других исходов.6
В отчёте об исследовании отмечалось более низкое раздражение кожи в группе электроформованных образцов в первый день после операции, однако впоследствии различия не сохранялись. Среднее время реэпителизации было близким в обеих группах, а по ряду других исходов также не выявлено значимых различий. Эта работа предоставила данные о клинической осуществимости и контрольные сведения для конкретного сценария с определённой областью кожной пластики, одновременно указав, что оценку не следует сводить исключительно к «более быстрому заживлению». Она не подтверждает эффективность ранее упомянутых лекарственных составов или составов для диабетических ран и не может быть распространена на все типы ран.6
07Переход от схем, описанных в литературе, к воспроизводимым образцам повязок
Определить назначение волоконного слоя в составе всей повязки
При обсуждении образцов можно сначала указать тип раны, контактирует ли мембрана непосредственно с раневой поверхностью, сочетается ли она с рассасывающейся подложкой, как долго её предполагается сохранять и каким образом извлекать. Затем следует уточнить площадь, толщину или поверхностную плотность мембраны, а также её механические свойства и форму после насыщения жидкостью, чтобы обеспечить сопоставимые цели для подачи жидкости, сбора и послойной подготовки.
Сочетать функциональные испытания с условиями эксплуатации
Помимо морфологии волокон, в зависимости от назначения можно сравнить поглощение и перенос жидкости, прочность во влажном состоянии, кривые высвобождения, межслойную адгезию и поведение при удалении. Образцы, содержащие лекарственные средства, липосомы или белковые компоненты, также требуют проверки состояния активных веществ после изготовления и хранения. Биосовместимость материала, наличие остаточных веществ и влияние стерилизации должны проверяться для конкретной системы и не могут быть заменены параметрами оборудования.2,3,4,5
После увеличения площади повторно проверить однородность
При переходе от небольших фрагментов к более крупным поверхностям необходимо сопоставлять партию материала, состояние раствора, подачу жидкости, температуру и влажность, скорость сбора и последующую обработку с результатами измерений. Особенно для образцов с лекарственным веществом или многослойной структурой следует отбирать пробы в нескольких точках, чтобы подтвердить изменения содержания, поверхностной плотности и межслойной адгезии.
При изучении составов из научной литературы также следует фиксировать единицы дозирования, указанные в статье: расчёт на основе концентрации раствора, массы полимера или массы всей мембраны — это влияет на понимание количества загруженного вещества. Процент высвобождения также должен соответствовать времени отбора пробы и используемой среде. Для одинаковых составов можно сначала зафиксировать площадь и массу образцов, а затем сравнить высвобождение и поведение во влажном состоянии при различных структурах. Такой подход позволяет легче выявить факторы, действительно влияющие на образцы.2,4,5
Оценка на стадии разработки и производства также должна постепенно приближаться к реальным условиям эксплуатации. Для мембран, требующих резки, следует проверить, не образуются ли после резки волокна и не расслаивается ли материал; для мембран, предназначенных для нанесения на изогнутые поверхности, необходимо во влажном состоянии проверить их гибкость и целостность; при планировании совместного использования с рассасывающимся слоем следует тестировать перенос жидкости в составе цельной многослойной структуры. Эти пункты проверки образцов выводятся из назначения и не могут быть заменены результатами исследований отдельных однослойных мембран.
08Распространённые проблемы при разработке раневых покрытий
Действительно ли нановолокнистым покрытиям обязательно требуются антибактериальные препараты?
Не обязательно. В существующих исследованиях отдельно рассматривались временное покрытие, интерфейсы из природных полимеров, локальное накопление эндогенных факторов и введение лекарственных веществ. Необходимость добавления лекарства определяется назначением и результатами проверки; подавление роста бактерий in vitro нельзя напрямую приравнивать к снижению клинической частоты инфекций.1,3,5,6
Можно ли непосредственно добавить электроформованный слой на существующую нетканую основу?
Это можно рассмотреть как один из вариантов изготовления образцов, однако необходимо чётко определить функции подложки, электроформованного слоя и способа их соединения. Проницаемость для жидкости и газа, а также механические свойства всего покрытия должны оцениваться после формирования композита.
Как начать обсуждение конфигурации оборудования?
Для начала достаточно предоставить информацию о системе материала, растворителе, наличии лекарственного вещества, требуемой форме мембраны и размерах образцов. На начальном этапе можно сначала вести записи для сравнения составов и стабилизации формирования плёнки, а затем переходить к обсуждению послойной структуры, непрерывного сбора и изготовления более крупных поверхностей.
Список литературы
Ниже представлены оригинальные исследования, отобранные для данной статьи. Интерпретация литературы не означает наличия у авторов работ, исследовательских учреждений и TONGLI отношений по поставке оборудования или сотрудничества; описанные результаты применимы только к материалам, моделям и условиям испытаний, указанным в оригинальных текстах.
Библиографические записи сохранены на языке оригинала для точного поиска.
Li Q, et al. In situ sequestration of endogenous PDGF-BB with an ECM-mimetic sponge for accelerated wound healing. Biomaterials. 2017;148:54–68.
DOI：10.1016/j.biomaterials.2017.09.028 ↗Область чтения: соответствующие методы и результаты из полного текста оригинальной статьи, доступной для проверки, а также сверка с открытой библиографией
Peng Y, et al. Electrospun PLGA/SF/artemisinin composite nanofibrous membranes for wound dressing. International Journal of Biological Macromolecules. 2021;183:68–78.
DOI：10.1016/j.ijbiomac.2021.04.021 ↗Область чтения: соответствующие методы и результаты из полного текста оригинальной статьи, доступной для проверки, а также сверка с открытой библиографией
Terezaki A, et al. Ulvan/gelatin-based nanofibrous patches as a promising treatment for burn wounds. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2022;74:103535.
DOI：10.1016/j.jddst.2022.103535 ↗Область чтения: соответствующие методы и результаты из полного текста оригинальной статьи, доступной для проверки, а также сверка с открытой библиографией
Cao W, et al. A nanofibrous membrane loaded with doxycycline and printed with conductive hydrogel strips promotes diabetic wound healing in vivo. Acta Biomaterialia. 2022;152:60–73.
DOI：10.1016/j.actbio.2022.08.048 ↗Область чтения: соответствующие методы и результаты из полного текста оригинальной статьи, доступной для проверки, а также сверка с открытой библиографией
Schulte-Werning LV, et al. Antimicrobial liposomes-in-nanofiber wound dressings prepared by a green and sustainable wire-electrospinning set-up. International Journal of Pharmaceutics. 2024;657:124136.
DOI：10.1016/j.ijpharm.2024.124136 ↗Область чтения: соответствующие методы и результаты из полного текста оригинальной статьи, доступной для проверки, а также сверка с открытой библиографией
Haik J, et al. Advances in the Use of Electrospun Nanofibrous Polymeric Matrix for Dermal Healing at the Donor Site After the Split-Thickness Skin Graft Excision: A Prospective, Randomized, Controlled, Open-Label, Multicenter Study. Journal of Burn Care & Research. 2022;43(4):889–898.
DOI：10.1093/jbcr/irab216 ↗Область прочтения: исходное резюме и библиография PubMed; полный отчёт об испытании не проверялся
Вышеизложенное содержание основано на анализе и интерпретации общедоступных научных статей. В случае нарушения авторских прав или если первоначальные авторы не желают, чтобы соответствующая информация публиковалась в такой форме, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы немедленно удалим соответствующий материал.