医学护理用可降解水凝胶伤口敷料的制备及应用

马莹莹

(中国人民解放军联勤保障部队 第九八〇医院，河北 石家庄 050000)

从结构属性来看，水凝胶是一种三维网状聚合物材料，在水分的影响下，该材料能够溶胀处理大量的生物液体，保护聚合物链交联内的网状结构，为水凝胶处理的物体提供一个弹力作用。水凝胶内的聚合物侧链骨架上连接了多种亲水基团，能够维持水凝胶的保水性能。随着制备工艺不断发展，研制得到了可降解类型的水凝胶，并将其运用到了伤口辅料当中。在处理伤口愈合过程中，水凝胶可吸附创面渗出物，帮助伤口上皮结构加速愈合，同时降低伤口的表面温度，控制伤口产生的收缩过程，并保持创面处于湿润的环境，加速创口表皮的胶原合成。制备医学护理用可降解水凝胶伤口敷料成为了主要技术研究问题。根据抗菌机理，多数制备医学护理用的可降解水凝胶伤口敷料作为预载引入，并在常规聚氨酯材料作为基底材料，通过酰胺反应控制胶体表面产生相容性。但经过长时间的应用测试发现，在制备伤口敷料过程中，调节原材料以不同的投料比，得到的伤口敷料有着不同的医学应用价值。为此，研究医学护理用可降解水凝胶伤口敷料制备过程，并开展应用分析。

1 材料与方法

1.1 准备水凝胶制备材料及仪器

根据水凝胶的交联机制，利用水凝胶内形成的结构表征，准备的制备材料如表1所示。

表1 制备材料及规格Tab.1 Preparation materials and specifications

在表1中的制备材料及规格条件下，对应准备制备水凝胶所需的设备以及对应的型号，具体如表2所示。

表2 制备仪器设备及型号Tab.2 Preparation equipment and type

整理上述准备的制备材料以及制备仪器，按照水凝胶的机理作用，设置水凝胶制备方法。

1.2 设置制备方法

按照可降解的性能，在设置水凝胶制备方法前，改进制备NSC以及OHA过程，将含有少许的SA分散在CS介质内，并控制—NH与CS保持1∶1的比例，将其放置在培养皿中，保持60 ℃的温度并搅拌90 min，离心处理后将沉淀分散在液体中，并加入质量浓度为150 mg/mL的氢氧化钠调节溶剂为碱性环境，待液体呈黄色后，使用丙酮重复洗涤离心处理产生的沉淀，真空干燥处理并溶解至蒸馏水中，放置-20 ℃的环境内，冻干处理形成固体，留以待用。称取3 g的HA放置反应器皿中，准备300 mL的去离子水，待物质完全溶解后，放置1.0 g高碘酸钠，并用乙二醇不断淬灭反应物质；待反应完全后，将含有反应物质的溶液转入透析袋中，并用去离子水透析处理3 d，将析出的OHA留以待用。将上述制备的NSC、OHA溶解在磷酸盐缓冲液中，并将氯化钙溶于水，制备得到质量浓度为120 mg/mL的氯化钙水溶液，分别将NSC与OHA放置在2组氯化钙溶液中，标记溶液为PEG1溶液以及PEG2溶液。将2种溶液的混合液封口处理后，放置高压灭菌箱内，调整灭菌器的运行温度为120 ℃，加热持续90 min后，控制组分呈溶液状态，待均匀搅拌处理后，放置旋转流变仪内运行10 min。使用荧光倒置显微镜观察溶液内存在的气泡，待溶液体系内的气泡消失后，使用二氧化碳恒温培养箱辐照2种溶液，调用实验准备的扫描电子显微镜，获取水凝胶结构的SEM图像，结果如图1所示。

图1 水凝胶结构的SEM图像Fig.1 SEM Image of hydrogel structure

由图1可知，将制备得到的均匀的水凝胶结构，使用涂布机将水凝胶溶液涂布至PE膜上，另外一侧放置含有浪纹的医用聚氨酯半透膜，控制溶液的涂布厚度为2.5 mm，控制该涂抹构件自然冷却成型，并剪裁处理为相同规格大小的矩形试件，采用封口机封口处理后，放置核磁共振波谱仪中辐照25 kGy，制备得到水凝敷料样品。

2 表征伤口敷料特性

2.1 可溶解水凝胶溶胀度

称取上述制备的伤口敷料样本并放置在PBS缓冲液中，随后放置在GX-2030类型的高温循环器中。在20、25、30、35、40、55、60和65 ℃的恒温环境下肿胀处理12 h，待伤口敷料达到溶胀平衡后，吸附表面存在的多余水分，并称取伤口敷料的质量，计算伤口敷料的溶胀率结果，数值关系可表示为：

(1)

式中：为伤口敷料的溶胀率；为伤口敷料样品在对应温度条件下产生的溶胀平衡质量；为伤口敷料的原始质量。对应整理不同温度环境下伤口敷料产生的溶胀率，结果如表3所示。

表3 伤口敷料溶胀率结果Tab.3 Swelling rate of wound dressings

由表3可以得知，制备的水凝胶伤口敷料具有较强的亲水性。随着环境温度不断上升，伤口敷料的溶胀率不断增加，表明制备的水凝胶具有较强的吸附性，能够满足正常的伤口处理需求。

2.2 可溶解水凝胶可降解性

制备的水凝胶伤口敷料内存在结构支撑的薄膜结构，在表征其可降解性时，采用扫描电镜获取水凝胶敷料薄膜图像，设置扫描电镜的图像扫描参数为20 μm，单位成像的规格为4.85 mm，获取得到的水凝胶敷料未降解的结构如图2所示。

图2 未降解处理的敷料结构Fig.2 Undegraded dressing structure

由图2可知，敷料内的薄膜结构光滑且密实，表面存在少量的颗粒结构。取少量土壤结构，并将伤口敷料放置土壤结构内，降解处理30 d后，按照上述规格的扫描电镜获取敷料结构的扫描图，结果如图3所示。

图3 降解处理后的敷料结构Fig.3 Dressing structure after degradation treatment

由图3可知，经过30 d降解处理后，伤口敷料内部结构被土壤内的微生物分解为凹凸不同的结构，薄膜表面由光滑变为粗糙，且薄膜结构内存在大小不一的孔。土壤内的微生物破坏了敷料膜的结构，产生了成分降解过程。根据表征处理得到的敷料特性可知，制备得到的水凝胶伤口敷料具有实际应用性。

3 可降解水凝胶伤口敷料应用

3.1 制备测试培养基

为测试制备的医学护理用可降解水凝胶伤口敷料的应用性，培养基选定营养琼脂培养基，准备5 g牛肉膏，并加入10 g的蛋白胨，搅拌均匀后放置5 g的氯化钠，加入适量的蒸馏水，溶解为1 000 mL的溶液后，加入浓度为0.1 mol/L的过氧化钠，调节溶液的pH值为弱酸性后，放置灭菌箱内灭菌处理30 min。在配置培养基的缓冲剂时，将2.5 g的磷酸氢二钠与1.3 g的磷酸二氢钾加入500 mL的蒸馏水中，待充分溶解后，使用盐酸将该混合溶液的pH值调节到7.4左右；待灭菌处理完毕后，将该溶液与上述配置的培养基融合，并在培养基的斜面上接种环细菌，将含有环细菌的培养基放置在恒温的生物培养柜内，保持倒置状态培养24 h，并选定菌落生长良好的菌落，将其移植到培养基中。将未移植菌落的培养基放置紫外灯环境内辐照灭菌处理12 h，并密封至分装袋中作为空白对照组。

鉴于敷料涂抹纤维材料性质的差异，将培养基内的菌落稀释到10倍，按照实际的反应时间，控制单位葡萄杆菌落在单位时间增长数量为30 cfu，培养处理完毕后，采用涂布棒将菌液均匀涂抹在培养基器皿中，最终培养形成的菌落培养基如图4所示。

将图4内制作形成的培养基作为可降解水凝胶伤口敷料的处理对象，根据周期范围内抑制得到的菌落数量，测定制备伤口敷料应用过程产生的抑菌率。

图4 制作形成的菌落培养基Fig.4 Colony-forming medium formed by making

3.2 测定抑菌率结果

按照上述制备得到的菌落培养基，定义水凝胶伤口敷料的抑菌率，数值关系可表示为：

(2)

式中：为计算得到的抑菌率；为植入培养基内的菌落数量；为对照组内的菌落数量。按照上述定义的数值关系，最终得到伤口敷料的细菌抑制结果，具体如图5所示。

图5 伤口敷料细菌抑制结果Fig.5 Bacterial inhibition results of wound dressing

由图5伤口敷料的细菌抑制结果可知，在环细菌环境下，伤口敷料能够有效抑制44%的细菌，伤口敷料的细菌抑制效果较佳。在葡萄杆菌细菌环境内，制作的伤口敷料能够有效抑制41%的细菌，伤口敷料的细菌抑制效果较好。由此可知，制造得到的伤口敷料具有较佳的细菌抑制效果，可应用在伤口护理过程中。

3.3 组织胶原沉积

根据上述细菌抑制效果，采用MTT分析来评估制备的伤口敷料的应用性。取少量EA.hy926内皮细胞放置膜敷料上培养72 h，在无菌条件下，手动在置模上划出一个创口，在电子显微镜上观察该创口上的组织胶原分布，结果如图6所示。

图6 伤口创口的胶原分布Fig.6 Collagen distribution in the wound

由图6伤口创口的胶原分布可知，创口表面并未形成细菌毒性，伤口创口上并未产生胶原增殖。在该创口上放置制备的水凝胶伤口敷料后，观察12 h，发现表皮结构内产生了部分组织胶原沉积；具体结果如图7所示。

由图7可以发现，随着水凝胶伤口敷料细菌抑制效果的不断加强，创口表皮对蛋白产生吸收作用，组织结构内产生纤连蛋白，促进胶原结构产生沉积，加速了止血与伤口愈合。待组织胶原进一步活动后，观察伤口敷料应用24 h后产生的胶原沉积情况，具体结果如图8所示。

图7 敷料处理12 h后的胶原沉积Fig.7 Collagen deposition after 12 h of dressing treatment

图8 敷料处理24 h后组织胶原沉积Fig.8 Collagen deposition in tissues after 24 h of dressing treatment

由图8发现，随伤口敷料处理时间不断增长，活化后的组织胶原与敷料之间产生一种酚类物质，该种物质促进组织胶原再生，活化伤口创口内的细胞，实现胶原结构的快速沉积。由此可知，所制备的可降解水凝胶伤口敷料能够有效地抑制细菌再生，促进伤口创面产生胶原沉积，加速伤口的愈合；这在医学护理过程中具有极佳的临床应用性。

4 结语

从医学护理的角度来看，水凝胶伤口敷料具有较强的抗污、抗非特异性蛋白的性能，在实际制备处理过程中，通过控制不同的材料配比，制备不同处理强度的伤口敷料。通过模拟伤口环境，可知制备得到的伤口敷料能够有效抑制细菌，加速伤口创面的愈合。在未来伤口敷料制备过程中，希望所研究的伤口敷料制备过程能够为其提供理论支持。