静电纺丝技术制备的新型护理材料粘附性能及效果实验

2023-06-12肖艳罗璐蕾金建雄范国正吴新征肖熹微

粘接 2023年5期

肖艳罗璐蕾金建雄范国正吴新征肖熹微

摘要：针对传统伤口护理用敷料存在止血效果和抗菌性能较差的问题，提出一种新型快速止血伤口敷料的制备。对单一功能性材料的性能进行研究，然后通过动物试验分析了快速止血伤口敷料用于的伤口治疗的效果。结果表明，在光照条件下，3T-MP-BH 的杀菌率基本达到100%，CA/3T-MP-BH 杀菌率超过99%，表现出良好的抗菌效果。3种细菌在BC/MUG 膜上均现象出明显的蓝色荧光，检测效果良好。粘附剥离30次后，干燥环境中的TAPEC 粘附强度下降11%，湿润环境中粘附强度下降约39%，此时材料粘附强度分别为99.5、68.5 kPa，表现出较好的粘附性能。经过快速止血伤口敷料处理的动物创口失血量仅为14.4 mg，止血时间为1 s；10 d 后，伤口愈合率约为97%，表现出良好的止血和促愈合性能。

关键词：纺丝技术；促愈合；止血；粘附性能；新型材料

中图分类号：TQ460.6+1文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）05-0069-04

Adhesionpropertiesandapplicationeffectsof anewnursingmaterialpreparedbyelectrospinningtechnology

XIAO Yan1，LUO Lulei2，JIN Jianxiong3，FAN Guozheng4，WU Xinzheng5，XIAO Xiwei6

（1. Loudi Vocational and Technical College，Loudi 417000，Hunan China；

2. Foxconn Technology Group，Shenzhen 518000，Guangdong China）

Abstract： Due to the poor hemostatic effects and antibacterial performances of traditional wound dressings，a new type of rapid hemostatic wound dressing was proposed. The experiment first studied the single functional perfor? manceof thematerial ，andthenanalyzedthewoundtreatmenteffectof therapidhemostaticwounddressing through animal experiments. The results showed that under light conditions，the sterilization rate of 3T-MP-BH was basically 100%，and the sterilization rate of CA/3T-MP-BH was more than 99%，showing a good antibacterial effect. Three bacteria showed obvious blue fluorescence on the BC/MUG membrane，indicating a good detection ef? fect. After 30 times of adhesion and peeling，the adhesive strength of TAPEC in dry environment decreased by 11%，and the adhesive strength in wet environment decreased by about 39%，and the adhesive strength of thema?terial was 99.5kPa and 68.5kPa，respectively，showing a good adhesion performance. After rapid hemostasis wound dressing treatment，the blood loss of animal wounds was only 14.4 mg，and the hemostasis time was 1 s. After 10 days，the wound healing rate was about 97%，showing a good hemostatic and healing promoting properties.

Keywords： Rapid hemostasis；Healing promoting performance；Antibacterial properties；Composite wound dressing

傳统伤口敷料多为无菌纱布或棉花制成，虽然能在一定程度上隔绝细菌与伤口的接触，但在止血和促进愈合方面还达不到理想效果。同时，在伤口愈合的过程中，组织还可能与纱布和棉花粘连，强行取下，可能造成伤口的二次伤害。伤口敷料进行优化是现在较为重要的研究课题，对此，部分学者也进行了很多研究，如制备了一种新型木质素/聚氨酯复合膜作为伤口敷料，并对其性能进行研究。试验结果表明，木质素伤口敷料可以有效负载药物，同时还具备较好的抗菌、抗氧化性能，在促进伤口愈合方面有较大的应用前景[1]。制备出一种透气性进而湿透性良好的汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料，用于内分泌护理[2]。则以水凝胶敷料为主要研究对象，对其作为伤口敷料的可行性进行研究。试验结果表明，水凝胶伤口敷料具备较好的抑菌效果，能有效促进伤口愈合，具备一定医学护理应用价值[3]。基于此，试验在文献[4]的研究基础上，通过静电纺丝制备了一种新型快速止血伤口敷料，并对其性能进行研究。

1 试验部分

1.1 材料与设备

主要材料：乙醇（AR），粤钦化工；氨基吡啶（AR），齐卓新材料；氢氧化钾（AR），金昊化工；乙酸乙酯（AR），旭晨化工；碳酸氢钠（AR），裕沅生物科技；三噻吩—5—甲醛（3T-CHO）（AR），特斯科化工；溴己烷（AR），臻博化工；丙烯酸（AR），旭晨化工；氢氧化钠（AR），隆昌化工；二甲基丙烯酰胺（AR），润丰石油化工；过硫酸铵（AR），晟旺化工；亚硫酸氢钠（AR），坤丰化工；二氯甲烷（AR），德诺弘成化工；羧基苯甲醛（AR）多聚化学；盐酸（AR），双焱化工；单宁酸（AR），久佳生物科技；丙酮（AR），新都化工；二甲基乙酰胺（AR），创世化工。

主要设备：YZG 型真空干燥箱，升溢干燥设备； KH22R 型高速离心机，凯达科学仪器；970CRT 型可见光分光光度计，叶拓科技；WDW 型万能试验机，文腾试验仪器；YRE型旋转蒸发仪，天辰仪器。

1.2 试验方法

1.2.1 3T-MP-BH 的制备

（1）在5 mL 乙醇溶液中依次放入1 mol/L 的3T-CHO、2 mol/L 的4-氨基吡啶和3 mol/L 的 KOH，然后在加热状态下进行回流反应，加热温度和回流时间分别为80℃和60 min；

（2）蒸发浓缩回流产物，然后用乙酸乙酯与碳酸氢钠溶液对浓缩后产物进行混合萃取。萃取结束后蒸发溶剂，并用乙酸乙酯和石油醚进行重结晶处理，得到棕褐色3T-MP粉末；

（3）在10 mL 乙醇溶液中按照摩尔比1∶2依次放入3T-MP 和溴己烷，在加热状态下进行回流反应，加热温度和回流时间分别为80℃和10 h，蒸发浓缩后，得到粗产物；

（4）通过柱层析技术对粗产物进行分离纯化，得到黄白色3T-MP-BH固体。

1.2.2 PSGC 的制备

（1）将18 g 丙烯酸溶入18 mL 去离子水中，在冰水浴的条件下用质量分数为30%的氢氧化钠进行中和，得到中和度质量分数为80%的丙烯酸溶液；

（2）按照质量比1∶6.5将酸酶解淀粉和丙烯酸放入三口烧瓶中，之后放入20 mL 去离子水充分搅拌混合，然后将“步骤（1）”配制的中和度质量分数为80%的丙烯酸溶液放入三口烧瓶中；

（3）用玻璃塞将三口烧瓶的一个口堵住，另一侧连接氮气通气装置，提前10 min 通入氮气排出空气。提升体系温度至50℃ ，依次放入丙烯酸用量0.02%和0.5%的二甲基丙烯酰胺和过硫酸铵，然后放入三分之一过硫酸铵物质的量的亚硫酸氢钠，搅拌使反应物充分混合，待溶液变得粘稠停止搅拌，静置反应，反应时间为2 h；

（4）用乙醇和去离子水反复洗涤反应产物，然后置于YZG 型真空干燥箱内进行干燥处理，干燥温度为50℃。将干燥产物进行研磨，得到PSGC粉末。

1.2.3 TAPEC 胶粘剂的制备

（1）依次在无水二氯甲烷中放入15 mg 羧基苯甲醛、190 mgEDCL、60 mgDMAP和1g PEG，在氮氣保护的条件下恒温搅拌反应，反应温度和时间分别为37℃和1 d；

（2）依次用浓度为1 mol/L 的盐酸溶液、饱和碳酸氢钠溶液和盐水对反应产物进行洗涤，然后在真空干燥箱的作用下进行真空干燥，得到PEG-CHO；

（3）在去离子水中放入单宁酸，充分搅拌60 min，得到质量浓度为1 g/mL的单宁酸（TA）溶液。在去离子水中放入PEG-CHO，置于真空干燥箱中加热反应至溶液变透明，反应温度为60℃ ，得到质量浓度为1 g/mL 的PEG-CHO溶液；

（4）将300μL 的PEG-CHO 溶液与600μL 的TA 溶液混合，在KH22R 型高速离心机的作用下进行离心处理，去除上清液后，得到粘稠的TAPEC 胶粘剂。

1.2.4BC/MUG 的制备

（1）提前配制pH 值为6.8的发酵培养基和液体种子培养基，并通过高温、高压灭菌，灭菌温度和时间分别为121℃和20 min；

（2）将活化木醋杆菌放入液体种子培养基内进行培养，培养时间为6 h，然后按照7%的体积比将木醋杆菌种子菌液接种至发酵培养基内进行静置培养，培养温度和时间分别为30℃和7 d，得到BC膜；

（3）将BC 膜洗净后放入质量分数4%氢氧化钠溶液中水浴加热，加热温度和时间分别为80℃和4 h。重复清洗和加热过程多次，然后冷冻干燥，得到BC干膜；

（4）将BC 干膜完全浸入MUG 甲醇溶液中进行超声处理，超声时间为30 min，取出膜并冲洗干净，通过真空干燥箱烘干，得到BC/MUG。

1.2.5 CA/3T-MP-BH 的制备

（1）将20 mL 丙酮与10 mL 的 DMAC 混合，然后依次放入4.8 g 的CA 和0.48 g 的3T-MP-BH，在常温下搅拌8 h，静置后得到透明均匀的液体；

（2）通过静电纺丝得到 CA/3T-MP-BH，纺丝参数为：电压12 kV，纺丝速率和接收距离分别为2 mL/h 和15 cm。

1.2.6 多功能伤口敷料的制备

（1）按质量比50∶1将 PSGC 与3T-MP-BH 进行混合，得到止血抑菌层；

（2）以 BC/MUG 为接收板，通过静电纺丝将 CA/3T-MP-BH与BC/MUG结合，得到双层膜；

（3）通过TAPEC 胶粘剂组合止血抑菌层和双层膜，得到多功能伤口敷料。

1.3 动物试验

1.3.1 兔耳动脉试验

（1）选择健康兔子若干，通过拍打使得兔耳动脉充血，消毒后用刀片在兔耳动脉近心端三分之一处创立约1 cm的出血创口；

（2）自然流血5 s 后将止血材料按压在创口处，按压时间为10 s，按压结束后开始计时。若有出血，用滤纸吸收出血，记录止血时间，称量止血前后滤纸质量；出血量为止血前后滤纸质量。

1.3.2 小鼠创口试验

（1）选择健康的小鼠若干，麻醉处理后对小鼠背部皮肤脱毛消毒，建立直径约为0.8 cm的创口；

（2）选择一组小鼠，在伤口处滴加50μL 生理盐水，1 h 后用无菌纱布包扎，记为空白组；另外3个组在伤口处滴加50μL 菌液，使伤口感染。1 h 后，一组用无菌纱布包扎，记为感染组。剩下的2个组用伤口敷料包扎，一组在黑暗条件下养护治疗，记为黑暗组；一组在光照条件下养护治疗，记为光照组。记录养护期间，小鼠伤口恢复情况。

1.4 性能测试

1.4.1 抗菌性能测试

将细菌接种至抗菌材料上后，在温度37℃条件下恒温培养1 h，取出接种有细菌的抗菌材料，分别在光照、黑暗条件下培养30 min，分别记为光照组和黑暗组，空白组为不添加任何抗菌材料。

1.4.2 凝血性能测试

（1）提前预热50 mg止血材料，然后依次放入1000μL 抗凝兔血和200μL 氯化钙；

（2）15 s 观察一次血液流动情况。当试管倾斜血液不再流动则认为血液凝固，此时间即为凝血时间；

（3）在“步骤（1）”的前提下，37℃条件下反应5 min，然后加入5 mL 去离子水，继续反应5 min，通过可见光分光光度计测试上清液的吸光度值；空白组为不加任何止血材料。

1.4.3 粘附试验

通过WDW型万能试验机进行猪皮粘附试验。

2 结果与讨论

2.1 PSGC 止血性能

通过体外凝血时间与凝血指数对材的凝血性能进行评价，结果如图1所示。

从图1可以看出，在多种材料中，PSGC 的体外凝血时间最短，仅为345 s，凝血指数最小约为59%。这说明PDGC 能促进伤口凝血，缩短凝血时间，降低凝血指数，表现出良好的止血性能。

2.2 TAPEC 粘附性能

通过猪皮粘附试验，确定TAPEC 在干燥和湿润环境下的粘附性能，结果如图2所示。

从图2可以看出，TAPEC 在干燥环境中的粘附效果明显优于湿润环境的粘附效果，且随粘附剥离次数的增加，这种差异表现的更明显。同样粘附剥离30次后，干燥环境中的TAPEC粘附强度仅下降11%，湿润环境中粘附强度下降约39%。湿润粘附强度下降明显的主要原因在于，在测试挤压过程中存在水分流动的情况，猪皮表面的TAPEC材料被水分带走，因此粘附强度有一定降低[6-9]。总之，在湿润环境下， TAPEC 材料的粘附强度有一定下降，但粘附强度下降不明显，30次粘附剥离后，干燥和湿润环境下材料粘附强度分别为99.5、68.5 kPa。仍表现出较好的粘附性能，可以重复使用，符合持续利用的需求。

2.3 CA/3T-MP-BH的抗菌性能

以細菌生长曲线对CA/3T-MP-BH 的抗菌性能进行表征，结果如图3所示。

从图3可以看出，在相同条件下，3个组细菌吸光度生长曲线较为类似。随时间的增加，空白组细菌吸光度明显增加，CA/3T-MP-BH 黑暗组细菌吸光度缓慢增加，CA/3T-MP-BH 的抗菌性能光照组几乎不增加。这说明在黑暗状态下，CA/3T-MP-BH 对细菌的生长有一定抑制；但无法达到完全抑制的效果[10-11]。在光照条件下，CA/3T-MP-BH 几乎完全抑制细菌的生长，杀菌率超过99%，表现出良好的抗菌效果。

2.4 伤口敷料性能测试

2.4.1止血效果分析

通过兔耳动脉试验对伤口敷料的止血效果进行分析，止血时间和失血量对止血效果进行表征，结果如图4所示。

从图4可以看出，在多种材料中，伤口敷料的失血量最小仅为14.4 mg，止血时间最短为1 s，表现出良好的止血效果。这是因为伤口敷料为多种多功能材料组合而成，在PSGC 和TAPEC 相互作用下，伤口敷料发挥出较好的止血效果。伤口敷料的作用机理， TAPEC 在外层粘附伤口，对血液外流有很好的阻止作用，PSGC 在内层快速吸收血液水分，增大血小板浓度，促进血液的凝固。同时，PSGC吸收血液后，使得 TAPEC 在相对干燥的环境下工作，TAPEC 快速粘附在皮肤上，增强伤口敷料的止血效果[12-13]。

2.4.2 促愈合性能

通过小鼠创伤试验对伤口敷料的促愈合性能进行测试，结果如图5所示。

从图5可以看出，对小鼠伤口养护10 d 后，感染组伤口愈合率约为46%；空白组伤口愈合率约为64%；黑暗组的伤口愈合率约为84.6%；光照组的伤口愈合率约为97%，小鼠伤口几乎完全愈合。以上结果说明，在黑暗条件下，伤口敷料表现出一定的促愈合性能，但还无法达到理想的效果。在光照条件下，伤口敷料发挥出良好的光动力作用，很好的促进伤口愈合，表现出良好的治疗效果[14-15]。

3 结语

（1）在光照条件下，3T-MP-BH 的杀菌率基本达到100%，表现出良好的抑菌性能；

（2）PSGC 的体外凝血时间为345 s，凝血指数约为59%，表现出良好的止血性能；

（3）粘附剥离30次后，干燥环境中的TAPEC 粘附强度下降11%，湿润环境中粘附强度下降约39%，此时材料粘附强度分别为99.5、68.5 kPa，表现出较好的粘附性能，可以重复使用，符合持续利用的需求；

（4）在紫外光的作用下，3种细菌在 BC/MUG 膜上均现象出明显的蓝色荧光，而空白BC 膜则不显现荧光，表现出良好的检测性能；

（5）在光照条件下，CA/3T-MP-BH 几乎完全抑制细菌的生长，杀菌率超过99%，表现出良好的抗菌效果；

（6）快速止血伤口敷料处理的兔儿动脉创口的失血量仅为14.4 mg，止血時间为1 s，表现出良好的止血效果；对小鼠背部感染创伤进行处理，伤口愈合率约为97%，表现出良好的促愈合性能。

【参考文献】

[1] 朱青美，张妍婧，付慧莉，等.木质素/聚氨酯复合膜的制备与表征[J].武汉工程大学学报，2022，44（4）：403-407.

[2] 彭婷.汉麻基纤维素水凝胶复合功能伤口敷料制备及性能[J].粘接，2022，49（8）：47-50.

[3] 马莹莹.医学护理用可降解水凝胶伤口敷料的制备及应用[J].粘接，2022，49（8）：13-16.

[4] 王通，王广飞，张淑敏，等.基于天然多糖的水凝胶伤口敷料的研究进展[J].材料导报，2022，36（6）：182-190.