伤口愈合时敷料不仅需要提供止血作用,还需吸收过多的渗出物为伤口提供一个相对湿润又不过于干燥的环境。而传统纱布敷料的功能较为单一,无法为伤口提供良好的愈合环境。所以需要开发具有止血、能屏蔽外界有害微生物、能吸收大量渗出液等多个协同功能的敷料。
复合膜的制备主要由三个步骤组成:(1)采用微乳液-溶胶凝胶法合成生物玻璃纳米颗粒BG;(2)利用甲酸(FA)与乙酸(AA)混合溶液FA:AA (70:30 v/v)作为溶剂制备纯聚己内酯(PCL)、聚己内酯/明胶混合溶液(PCL/Gel)以及掺入不同生物玻璃的混合溶液(PCL/Gel-BG(1%、5%、10%))五种静电纺丝液;(3)将纺丝液通过静电纺丝技术以及逐层叠加法得到三明治结构的Janus复合膜,其中外层为PCL纳米纤维膜,中间层为负载BG的纳米纤维膜(PCL/Gel-BG),内层为PCL/Gel纳米纤维膜。通过SEM、FTIR、EDS等生物玻璃及复合膜形貌和结构进行了表征,测试了Janus复合膜力学性能、孔隙率、溶胀率以及渗透性等,通过对比传统止血纱布的血液吸收率、止血时间、凝血指数等测试探究了其止血性能。
从SEM可见BG粒径大小均匀呈光滑的球形结构,平均粒径为(227.1 ± 19.1) nm;Janus复合膜的每层纤维表面光滑,无串珠结构,生物玻璃的掺入影响了纤维直径,且纤维直径随其掺入量增加而增大。Janus复合膜截面的SEM图可以看出复合膜三层之间粘结良好无分层现象。力学性能测试结果表明:复合膜断裂强度均大于3.5 MPa,在人体正常皮肤的拉伸强度(约2.5—16 MPa)范围内,断裂伸长率均在10%以上,表现出比单层纤维膜更好的力学性能;孔隙率均在70%以上,符合伤口敷料(60%—90%)理想孔隙率范围要求;润湿性和渗透性证明了Janus复合膜具有不对称润湿性,使其亲水面能快速吸收液体且疏水面可以抗血液外渗;其中中间层相对含量为5%BG的Janus2复合膜吸收渗出液的能力最佳,其溶胀率可高达990%。此外,Janus复合膜在止血性能测试中表现出比传统止血纱布更佳的止血效果。具体表现为:在血液吸收率测试中Janus1、Janus2、Janus3复合膜高达445.2%、479.1%、439.2%远高于纱布(208.1%),体外凝血指数分别为30.7%、25.7%、28.6%低于纱布(54.4%),体外凝血时间分别约为488 s、476 s、462 s相对纱布623s减少近2.5 min。综上,本文制备的Janus复合膜在止血方面表现出比纱布更优异的性能。
本研究成功利用静电纺丝技术制备了一种具有不对称润湿性的三明治结构敷料。将生物玻璃纳米颗粒负载于敷料的中间层纤维膜,不但提高了敷料的溶液吸收,还增强了其凝血效果。此外,该敷料不仅具有与细胞质基质相似的结构,还具有较高的孔隙率,同时还兼具较好的溶液吸收、保湿能力,能为伤口提供相对湿润又不过与干燥的愈合环境加速伤口愈合。有望作为新型创面敷料应用于伤口愈合领域。
随着科技的发展,创面敷料的种类越来越多,尤其是多功能的敷料研究受越来越多研究者的关注。理想的创面敷料不仅需要促进伤口愈合,还应具有吸收伤口渗出液、减少细菌的病毒感染等功能,同时还能为伤口提供相对湿润而不过与干燥的环境。然而,目前应用于临床医学的敷料功能都比较单一。
本文通过利用静电纺丝技术,以PCL纤维膜为疏水外层,PCL/Gel混合静电纺纤维膜作为亲水内层,在PCL/Gel溶液中掺入不同含量的生物玻璃所得到的PCL/Gel-BG纤维膜作为中间层,制备具有高效液体吸收、止血协同作用的Janus复合膜。所制备的复合膜具有不对称润湿性,不仅使其溶胀率可高达990%,能吸收大量渗出液,同时还能提供更利于伤口愈合的相对湿润而不脱水的微环境。此外,掺入中间层自制的高硅钙比的硅基无机生物玻璃,不仅能提高吸收溶液能力,还增大了复合膜孔隙率,同时还释放凝血因子加速止血。在血液吸收率测试中Janus1、Janus2、Janus3复合膜高达445.2%、479.1%、439.2%远高于纱布(208.1%),体外凝血指数分别为30.7%、25.7%、28.6%低于纱布(54.4%),体外凝血时间分别约为488 s、476 s、462 s相对纱布623s减少近2.5 min。
伤口愈合时敷料不仅需要提供止血作用,还需吸收过多的渗出物为伤口提供一个相对湿润又不过于干燥的环境。因此,本研究利用静电纺丝技术设计了一种三明治结构且具有不对称润湿性的Janus复合膜,外层为聚己内酯(PCL)纳米纤维膜,内层为明胶(Gel)和PCL混合的纳米纤维膜(PCL/Gel),而负载无机生物玻璃(BG)的纳米纤维膜(PCL/Gel-BG)作为中间层。对Janus复合膜形貌、结构以及力学、溶胀率、止血等性能进行了系统研究与探讨分析。结果表明:Janus复合膜力学性能、孔隙率等均符合医用敷料要求;此外,其溶胀率可高达990%能吸收大量渗出液,同时外层可以抗水和血液的渗透能防止伤口过度脱水;且在体外的血液吸收率、凝血指数、凝血时间测试中还表现出比传统医用纱布更优的止血能力,有望作为新型创面敷料应用于伤口愈合领域。