一、研究背景

皮肤癌，包括皮肤鳞状细胞癌（cSCC）、黑素瘤和基底细胞癌（BCC），是人类最常见的恶性癌症。特别是，cSCC是一种起源于皮肤鳞状上皮细胞的恶性肿瘤，是最常见的转移性皮肤癌类型，其发病率在世界范围内呈上升趋势。在过去的30年里，cSCC的新发病例增加了263%，并且由于老年人口的增加，预计这一增长趋势将继续下去。可用于cSCC的治疗方式包括手术切除、放射治疗、光动力治疗、免疫治疗和靶向药物治疗bb0。尽管有这些选择，cSCC的5年生存率仍保持在25 - 50%。目前，手术切除仍然是大多数cSCC患者的首选治疗方法。然而，这种方法不仅可能对周围健康组织造成不必要的损伤，而且可能留下残留的肿瘤细胞，从而显著增加局部复发和微转移的风险。此外，手术切除更有可能诱发伤口愈合障碍和感染，导致皮肤功能和美观的严重损害，以及术后并发症的可能性增加。因此，开发能够有效预防cSCC局部复发和转移，并促进切除后受损组织修复的皮肤替代品用于术后伤口护理是至关重要的。

静电纺丝作为一种极具潜力的制备纳米纤维支架的技术，近年来受到了广泛的关注。在高压静电场下，聚合物溶液被用来连续制造聚合物纤维，其直径从微米级到纳米级不等。这些纳米纤维可以模拟细胞外基质（ECM），高密度但多孔，保持水分，促进氧气和营养物质的交换。因此，电纺纳米纤维支架作为创面敷料可以形成物理屏障，防止创面脱水和局部感染，支持细胞附着和增殖，加速愈合过程，促进皮肤再生。理想的创面敷料应能吸收创面渗出液，保持创面湿润，并具有适当的抗菌和机械性能，促进创面愈合。然而，由于单层电纺丝纤维敷料不能满足伤口复杂生物环境的要求，对能够模拟人体皮肤结构和功能的双层敷料的需求日益增加。双层创面敷料外层可作为屏障，防止创面脱水和细菌侵袭，内层可有效吸收创面渗出液，保持创面湿润，促进创面愈合。因此，为了解决cSCC手术后护理的挑战，可以制备一种双层功能性静电纺丝纤维皮肤支架。

对于双层创面敷料，选择合适的外、内材料对其疗效影响很大。大多数相关研究都集中在利用各种生物材料来生产有效的伤口敷料。聚己内酯（PCL）是一种合成聚合物，常用作疏水性伤口敷料；它具有优良的机械性能和生物相容性，也可作为药物载体。静电纺丝PCL膜可作为防止细菌入侵的屏障，同时支持气体交换。然而，PCL作为皮肤支架的有限使用是由于其疏水性和缓慢的降解速率。为了解决上述问题，PCL通常与壳聚糖、胶原蛋白或明胶（凝胶）等天然聚合物混合，从而改善材料的整体性能。凝胶是一种亲水性聚合物，具有良好的生物可降解性和生物相容性，含有Arg-Gly-Asp （RGD）肽，可促进细胞增殖和粘附，并可能加速伤口愈合过程。因此，PCL/Gel静电纺丝支架可作为伤口敷料使用。然而，单纯的生物材料支架很难解决cSCC术后的细菌感染和残留癌等问题。为了克服这些挑战，可以在静电纺丝皮肤支架中添加抗菌药物、生长因子抗生素和抗癌药物等功能药物，以促进cSCC术后伤口护理和伤口愈合。

抗癌药物博来霉素（bleomycin， BLM）是由轮状链霉菌（Streptomyces verticillus）衍生而来，被归类为糖肽类抗生素。其主要作用机制是抑制胸腺嘧啶介导的DNA合成，诱导DNA链断裂，靶向细胞周期S期，从而发挥抗肿瘤作用。此外，它还具有抗病毒和抗疤痕形成的特性。在临床实践中，BLM主要用于cSCC、头颈部鳞状细胞癌、肺癌和宫颈癌的治疗。然而，其临床应用受到全身副作用的限制，如肺纤维化和肺功能降低。因此，为了解决上述问题，可以开发纳米药物载体，如纳米颗粒和纳米纤维，以确保化疗药物更安全有效地递送到肿瘤部位。此外，伤口感染在伤口愈合过程中是一个重大挑战，会导致严重的并发症，如炎症、延迟愈合、器官功能障碍和潜在的致命结局，并且伤口感染不能完全根除。因此，选择具有抗菌活性的载药创面敷料至关重要。恩诺沙星（ENR）是一种氟喹诺酮类抗生素，因其有效的杀菌特性、广谱的杀菌活性、起效快、在全身广泛分布而广泛应用于伤口愈合。因此，开发一种负载BLM和ENR的皮肤支架可能是一种有效对抗肿瘤、抑制细菌感染和促进伤口愈合的有前途的方法。

本研究利用静电纺丝设备开发了一种载药双层纳米纤维复合皮肤支架（PCL-ENR@PG-BLM），用于cSCC术后伤口愈合（图1）。具体而言，双层支架外层由载抗菌药物ENR的疏水PCL纳米纤维膜（PCL-ENR）组成，内层由载抗癌药物BLM的亲水性PCL-凝胶纳米纤维（PG-BLM）组成。对制备的支架的形态结构和理化性质进行了分析和表征，并通过体内和体外实验验证了PCL-ENR@PG-BLM的生物学特性。

图1.PCL-ENR@PG-BLM的制备过程示意图(A)及PCL-ENR@PG-BLM在创面生物活性的治疗机制(B)。

二、摘要

皮肤鳞状细胞癌（cSCC）肿瘤切除手术由于癌细胞去除不完全，增加了局部复发和微转移的风险，而大面积手术伤口容易发生严重感染，给手术带来了挑战。因此，我们制备了一种载药的多功能双层纳米纤维皮肤支架，用于cSCC术后伤口护理。简单地说，利用静电纺丝设备将抗菌药物恩诺沙星（ENR）装入聚己内酯（PCL）纳米纤维中，形成抗菌纳米纤维膜（PCL-ENR）作为支架的外层。将抗癌药博来霉素（bleomycin， BLM）通过静电纺丝加载到PCL/明胶（Gel）纳米纤维中，形成抗癌纳米纤维膜（PG-BLM）作为支架的内层。ENR和BLM成功加载到支架中。该支架具有优异的物理化学性能，其外层具有疏水性和优异的抗菌活性，内层具有亲水性和优异的抗癌活性。支架断裂伸长率和拉伸模量分别为26.35±1.61%和15.25±1.56 MPa。体外和体内实验表明，该支架不仅具有促进创面愈合的良好生物相容性，还能抑制A431细胞的增殖，在cSCC术后创面护理中具有很大的临床应用潜力。

三、结论

本研究采用静电纺丝技术制备载药多功能双层纳米纤维复合皮肤支架PCL-ENR@PG-BLM，用于cSCC术后创面护理。FTIR结果表明，抗菌药物ENR和抗癌药物BLM成功加载到皮肤支架中。外支架PCL-ENR具有优异的疏水性和抗菌活性，内支架PG-BLM具有良好的亲水性。PCL-ENR@PG-BLM的断裂伸长率为26.35±1.61%，拉伸模量为15.25±1.56 MPa。体外细胞实验结果表明，制备的双层皮肤支架对HaCaT细胞无明显的细胞毒作用，能支持HaCaT的粘附和增殖，对A431细胞有明显的抗癌作用，抑制A431细胞的增殖。此外，还通过动物体内实验验证了PCL-ENR@PG-BLM的生物相容性和抗癌活性。PCL-ENR@PG-BLM通过促进血管和胶原纤维的形成，抑制炎症和残余皮肤肿瘤细胞的增殖来修复cSCC切除后的伤口。综上所述，制备的PCL-ENR@PG-BLM可为cSCC切除术后伤口愈合提供一种实用的方法。

图2.PCL-ENR （A1）和PG-BLM （A2）的宏观图；PCL-ENR （B1）和PG-BLM （B2）的表面SEM图像，PCL-ENR@PG-BLM （B3）的截面SEM图像；PCL-ENR （C1）和PG-BLM （C2）纳米纤维直径分布的统计分析。