汉麻基纤维素水凝胶复合功能伤口敷料制备及性能

彭 婷

(武汉市第一医院，湖北 武汉 430000)

伤口敷料是现代医学护理中较为重要的一种辅助材料，起到促进伤口愈合，保护受损组织和防止细菌渗透的作用。传统伤口敷料一般由纱布和薄纱组成，虽然能够给伤口提供一些保护，但是无法给伤口提供一个适宜的愈合环境，也无法持续递送药物，增强伤口愈合速度。因此，寻找一种既能保护伤口，又能帮助输送药物，促进伤口愈合的医用敷料是目前较为重要的研究课题。针对以上的问题，国内很多学者也进行了一系列研究，如采用静电纺丝技术，将聚乙烯醇和海藻酸钠进行共混纺丝，涂覆ε-聚赖氨酸(ε-PL)后对其性能进行研究，结果表明：在PVC/SA纤维膜上负载ε-聚赖氨酸(ε-PL)后，耐水溶性和抗菌性都有了大幅度提高；还有通过静电纺丝方法制备艾草/聚丙烯腈复合纳米纤维膜，并对其性能进行研究，结果表明：艾草纳米纤维材料具有优异的抗菌和阻隔性能，单向导湿指数可高达988.96%，有望解决纤维材料夏天热集中、冬天湿冷和细菌繁殖等问题。以上学者的研究为医用敷料的发展提供了一些数据参考，但对解决伤口敷料透气性和保湿性差的问题研究较少。基于此，本文尝试在非织造布复合功能性伤口敷料基底布上涂覆水凝胶，制备汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料，为伤口敷料的发展提供一些数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

本试验主要材料：汉麻纤维(标准品)，沈阳北江麻业发展有限公司；粘胶纤维(标准品)，潍坊润丰达纺织有限公司；甲酸(纯度98%)，山东俊隆化工有限公司；氯化钙(纯度99%)，潍坊厦丽化工有限公司；纳米纤维素(CEL，宽5～20 nm)，河北彦川建筑材料有限公司；羧甲基纤维素(CMC，AR)，晋州市恒祥化工科技有限公司；环氧氯丙烷(ECH，AR)，济南琳盛化工有限公司。

本试验主要设备：85-2B磁力搅拌器，济南欧莱博技术有限公司；BDF超低温冰箱，济南欧莱博科学仪器有限公司；LDSS-60扫描电子显微镜，深圳奥龙检测科技有限公司；Y802N八篮恒温烘箱，常州市中纤检测仪器设备有限公司；YG461D数字式透气量仪，上海标卓科学仪器有限公司。

1.2 试验方法

汉麻基水刺非织造布的制备

(1)将汉麻纤维和粘胶纤维分别开松，去除杂质。按照汉麻纤维与粘胶纤维混纺比60∶40混合，加湿操作后，进行第2次混合。然后对混合物进行梳理；

(2)对混合物进行研磨、牵伸，利用高压水针加强后，得到汉麻/粘胶混合水刺无纺布。汉麻基水刺非织造布的制备流程如图1所示。

图1 汉麻基水刺非织造布的制备流程Fig.1 Preparation process of hemp based spunlaced nonwovens

氯化钙甲酸溶解体系下丝素纳米纤维膜的制备

(1)常温条件下，在纯度为98%的甲酸溶液中溶入纯度为99%的氯化钙，磁力搅拌3 min，得到质量浓度为4%的甲酸-氯化钙(FA-CaCl)溶液；

(2)将脱胶后蚕丝溶解于FA-CaCl溶液中继续搅拌4 h，得到丝素蛋白(SF)纺丝液；

(3)在透析袋中对SF纺丝液透析3 d后放入培养皿，自然干燥成膜。然后在FA溶液中溶解，得到再生SF纺丝液；

(4)静电纺丝后，采用质量分数为75%酒精处理30 min，自然晾干，得到SF纳米纤维膜。

纤维素基水凝胶的制备

(1)在去离子水中加入一定量的纳米纤维素粉末，配制成质量分数为88%的纳米纤维素溶液，用85-2B型磁力搅拌器搅拌5 min。然后将混合溶液移入BDF型超低温冰箱中，在-20 ℃的条件下低温保存一段时间；

(2)将纳米纤维素溶液转移到室内环境后搅拌，待纳米纤维素溶液状态为半透明状时，加入NaOH/尿素(urea)/HO溶液，三者的质量浓度分别为6%、4%、90%，搅拌5 min使其混合均匀；

(3)将一定量的羧甲基纤维素放入混合溶液中，搅拌均匀；再加入一定量交联剂环氧氯丙烷，并在室温条件下搅拌6 h，之后静置2 h，得到纤维素水凝胶。

汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料的制备

按照纳米膜、无纺布和水凝胶的顺序进行连接，得到汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料。

1.3 性能测试

外观形态分析

分别对伤口敷料组成部分进行拍照，然后用LDSS-60型扫描电子显微镜以10 kV的电压分析伤口敷料组成部分。

基本性能分析

样品面密度和厚度直接影响汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料的吸液、透气和湿透性能。本试验共设计3个组，观察不同面密度和厚度对伤口敷料样品基本性能的影响，具体试验设计如表1所示。

表1 功能性伤口敷料组成的面密度和厚度设计Tab.1 Surface density and thickness design of functional wound dressing composition mm

吸液率分析：将样品裁剪成10 mm×10 mm 大小，置于Y802N型八篮恒温烘箱内烘干并称重，烘干温度和时间分别为105 ℃和2 h。将烘干的样品在蒸馏水中浸泡1 h，之后吸干样品表面水分，称重。

吸水率表达式：

(1)

式中：为吸水前质量；为吸水后质量。

透湿性分析：参照国家标准 GT3/T 9995—1997对样品透湿性进行测定。其中透湿性计算公式：

(2)

式中：为失重；为2次称量的时间间隔；为湿透面积。

透气性分析：参照标准DIN 53.887要求，用YG461D型透气量仪对样品透气性进行测定。

2 结果与讨论

2.1 外观形态分析

图2为伤口敷料组成部分的宏观图像以及对应的微观图像。

图2 伤口敷料组成部分的宏观图像和微观图像Fig.2 Macro and micro images of wound dressing components

由图2可知，水刺技术制备的非织造布沿纤维网运动方向呈现均匀排布。SF纳米膜纤维直径约为200 nm，可纺性和成纤性良好，在非织造布上排列成孔径不同的结构。这种特殊结构赋予伤口敷料液体吸收性和透气透湿性，对促进伤口愈合起积极的作用。在汉麻基纳米纤维膜上覆涂水凝胶，纤维膜表面有胶质状物质附着，这就能够在伤口表面创造一个湿润的环境，防止伤口脱水，进而促进伤口组织恢复。

2.2 汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料吸液率分析

图3为功能伤口敷料吸液率分析结果，其中，“(a)”为样品对液体的吸收性；“(b)”为1-液体在非纺织布和2-功能敷料的扩散性；“(c)”为1-功能丝素蛋白纤维纳米膜、2-非织造布复合功能性敷料基底布和3-功能敷料的渗透性能。

由图3(a)可知，所有功能伤口样品对液体的吸收率可达1 000%，吸液性能良好。同时，由图3(b)、(c)可知，在功能敷料表面滴加红色液滴后，液滴以水珠状保持较长时间；同时，与其他基底布功能敷料相比，本文制备的汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料未出现渗透现象，这就说明本文制备的功能敷料作用于皮肤表面的同时还能隔绝细菌的感染。

(a)

2.3 湿透性和透气性分析

图4、图5分别为样品透气性和湿透性分析结果。

由图4可知，功能型敷料平均透气性为11.5 mm/s，这说明本试验制备的功能敷料具有良好的透气性。

图4 样品透气性分析Fig.4 Sample permeability analysis

由图5可知，功能型敷料的平均湿透性约为(196.84±27.14)g/(m·h) 介于非纺织布和SF纳米纤维膜中间。这是因为非织造布纤维溶胀性能较好，纤维吸收水分后，体积增加，孔隙扩散疏导水分的能力变弱，因此湿透性能较弱。而纳米纤维膜湿透性能良好，与非纺织布连接后，限制了纤维间的取向度，使得水汽能够很好的扩散蒸发；因此，功能型敷料的湿透性增强。

图5 样品湿透性分析Fig.5 Sample moisture permeability analysis

3 结语

本文利用水刺加工技术制备汉麻基非纺织布作为保护层，用静电纺丝制的SF纳米纤维膜作为接触面层，用超吸水性和自愈性的水凝胶作为涂层合成汉麻基纤维素水凝胶复合功能性伤口敷料，并对复合功能性伤口敷料的基本性能进行研究。结果表明，水凝胶在非织造布复合功能性伤口敷料基底布上附着，能够给受损伤组织创造湿润环境，促进伤口愈合。功能性伤口敷料的湿透性和透气性分别为(196.84±27.14)g/(m·h) 和11.5 mm/s。在敷料表面滴加液体，其可长时间保持水珠状不扩散，这就证明了该伤口敷料同时具备保湿、防菌、防液体扩散、吸水和自我愈合的功能，可在内分泌护理中使用。