本發(fā)明屬于醫(yī)用復合傷口敷料技術領域，更具體地，涉及一種細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料及其制備方法。
背景技術：
皮膚是人體最大的器官，也是維持人體環(huán)境平衡穩(wěn)定的重要保障，對人體起到保護的作用，包括調節(jié)體溫、抵抗外來細菌等。但是日常生活中皮膚的受傷在所難免，例如各種外在因素造成的皮膚的損壞，皮膚損傷會引起新陳代謝和內分泌及免疫功能失調等問題。
傷口按時間分類可以分為急性傷口和慢性傷口，按受傷累及皮膚深度來劃分，又可以分為淺層傷口和全層傷口。導致傷口延遲愈合的原因，內在因素主要與患者的年齡、自體敏感度、營養(yǎng)狀況、糖尿病等因素有關，外在因素可能與傷口的損傷程度、感染情況、以及脂肪液化等情況有關系。所以要避免傷口的延遲愈合，必須遵循一定的傷口護理原則，首先我們要控制和減少影響傷口愈合的因素，同時要維持局部傷口的正常生理環(huán)境，而這樣的要求是傳統的干性愈合理論及其敷料所不能滿足的。1962年，英國的winter博士通過動物實驗證明，濕性環(huán)境下傷口愈合速度比干性愈合快1倍；1981年，加州大學外科系發(fā)現血管增生與傷口含氧量有關，含氧量越低，增生速度越快；1990年，再次證實濕性環(huán)境對傷口愈合的重要性；直到2000年8月，美國fda在新頒布的行業(yè)指南中正式指出，保持創(chuàng)面濕潤環(huán)境是標準的傷口處理方法?，F代創(chuàng)面護理的發(fā)展方向也早已上升到了濕性愈合階段。傳統的敷料用于傷口主要發(fā)揮隔離和抑菌作用，但常常導致傷口干燥、破壞健康的生長因子且容易粘連在新生組織上，在敷料去除時會導致傷口的二次創(chuàng)傷。
殼聚糖是一種天然的陽離子多糖，由于它獨特的物理特性，足以模擬人體皮膚組織的生理環(huán)境，對創(chuàng)面起到了很好的抗菌、吸濕、促凝血、促愈合、防感染、止血、抑制疤痕形成等作用。以天然殼聚糖為原料的傷口敷料國內外已有不少專利和文獻報道，如申請?zhí)枮?01410340635.6的發(fā)明專利申請公開了海藻酸鈉-羧甲基纖維素鈉-殼聚糖傷口敷料，該敷料具有較好的安全性和生物相容性，能維持濕潤的傷口環(huán)境、低粘附等，但是這種敷料的透氣率、吸水率、拉伸強度等物理性能仍較差，使得傷口愈合速度較慢，增加了傷口感染的幾率并容易出現傷口液化的癥狀。
纖維素是地球上含量最為豐富的天然聚合物，其中細菌纖維素是通過生物的方法合成而來，主要由木醋桿菌分泌，相比天然的植物纖維素，細菌纖維素具有獨特的三維納米纖維網絡，以及高純度、高持水性、高機械強度、生物可降解性和生物相容性，因而非常適合應用于生物醫(yī)學領域。申請?zhí)?01210196919.3的專利公開了一種多聚糖與納米細菌纖維素的復合傷口敷料，將擠壓脫水后的納米細菌纖維素膜與殼聚糖溶液通過浸泡、流延或噴涂的方法進行復合，得到殼聚糖/納米細菌纖維素復合膜。然而，該復合膜的吸濕透氣效果仍較差，不能有效預防傷口脂肪液化，愈合后的創(chuàng)面平整光潔度低。
為此，亟需研發(fā)一種提供理想愈合環(huán)境、機械性能好、保水透氣性能進一步提升的復合傷口敷料及其制備方法。
技術實現要素：
針對上述現有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料，將殼聚糖、鋰藻土與細菌纖維素結合，使獲得的敷料產品既可以預防傷口脂肪液化，又可以護理慢性難愈合創(chuàng)面、燒燙傷創(chuàng)面，一次性解決了傷口護理中的重點和難點問題，滿足生產和生活的需要。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料的制備方法。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案予以實現的。
一種細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料，由殼聚糖、鋰藻土依次交聯到細菌纖維素上形成；所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:1.5~3:12~18。
本發(fā)明在現有技術的基礎上創(chuàng)造性地添加了鋰藻土這一物質，并且無需添加常規(guī)的交聯劑。鋰藻土是一種硅酸鋰鎂鈉鹽，具有無毒、耐高溫和良好的生物相容性和抗菌性能，分散在水中時能夠快速地剝離成單片層，并逐漸形成透明、無色的凝膠；其片層粒徑具有單分散性，片層直徑約25～30nm，厚度約1～2nm。本發(fā)明引入鋰藻土，在已經形成的細菌纖維素-殼聚糖復合結構的基礎上，進一步形成一具有透氣網狀結構的高分子納米層，將創(chuàng)面封閉于一個理想的濕性愈合環(huán)境：一方面，它隔絕了空氣中的細菌及水，維持創(chuàng)面局部低氧狀態(tài)，有利于壞死組織的溶解，加速清創(chuàng)，促進毛細血管的生長以及細胞的分化和移行；另一方面，帶陽離子的殼聚糖與陰離子的血紅蛋白相吸引，使網狀結構的高分子納米層內聚集形成血栓起到了止血的作用，同時滲出液中大量的活性物質被保留下來，使生長因子充分發(fā)揮作用，促進了肉芽組織的生長分化和上皮細胞的爬行，多余的水分以水蒸汽的形式排出，保證了創(chuàng)面局部的適度濕潤，有效避免換藥時創(chuàng)面與敷料之間發(fā)生粘連，損傷新生肉芽，減少疼痛。這樣就能保持傷口有一個正常的生理環(huán)境，加快細胞的有絲分裂；保持傷口局部濕潤，不會形成干痂，避免二次損傷，減少疼痛，同時降低了感染幾率。該傷口敷料還能抑制ⅰ型骨膠原的產生，促愈的同時減少了傷口的收縮，減小了疤痕的形成，使愈合后的創(chuàng)面更加平整光潔。
本發(fā)明以高機械強度和良好生物相容性的細菌纖維素作為基材，依次吸附殼聚糖、鋰藻土，通過物理作用交聯形成所述敷料。其中，細菌纖維素是一種通過微生物發(fā)酵合成的天然生物高分子，由β-d-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成，具有三維納米纖維網絡結構；作為醫(yī)用材料，細菌纖維素也存在一些缺點，其保濕、保水、透氣性能和力學強度均較差。殼聚糖首先交聯到細菌纖維素的纖維網絡結構上，隨后引入納米鋰藻土，殼聚糖上的氨基可與細菌纖維素上的羥基以及鋰藻土中的si-o通過氫鍵作用產生穩(wěn)定的交聯。另外鋰藻土在水中完全剝離，其納米片層表面帶有大量負電荷，利于與殼聚糖通過靜電引力進行交聯。鋰藻土和殼聚糖形成一個孔洞尺寸較大的交聯網絡，再與之前形成的細菌纖維素-殼聚糖復合物進行交聯，形成兩種交聯網絡，兩種交聯網絡可顯著提高納米纖維網絡結構的力學性能和保濕性能。此外，物理交聯后的網絡孔洞有利于細胞或藥物的擴散，同時，避免殼聚糖直接與傷口接觸，并被傷口吸收，提高殼聚糖在復合傷口敷料中的緩釋能力。
本發(fā)明殼聚糖與鋰藻土的引入提升了細菌纖維素的力學性能，同時賦予了其良好的抗菌促愈合和保濕透氣性能。發(fā)明人經大量研究發(fā)現，上述三種物質在一定質量比范圍內協同作用，相比僅兩兩組合的復合傷口敷料更具優(yōu)異的物理性能，以及更為突出的促進傷口愈合效果。
所述細菌纖維素的產制菌種包括木醋桿菌、產醋桿菌、醋化桿菌、巴氏醋桿菌、葡萄糖桿菌、農桿菌、根瘤菌、八疊球菌、洋蔥假單胞菌、椰毒假單胞菌、紅茶菌或空場彎曲菌中的一種。
優(yōu)選地，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:2:15。
所述的細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料的制備方法，包括如下步驟：
s1.將所述細菌纖維素于純水中浸泡，期間更換1~3次純水，隨后取出在37~45℃條件下干燥；
s2.配制醋酸水溶液，加入所述殼聚糖和羧甲基纖維素鈉，溶解混勻；將步驟s1處理后的細菌纖維素浸泡于上述溶液中，攪拌達到平衡，冷凍干燥；
s3.配制鋰藻土水溶液，加入焦磷酸鈉，混勻后加入步驟s2的產物，浸泡，攪拌達到平衡，冷凍干燥得到所述細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料。
具體的制備方法中，將細菌纖維素浸泡于純水中，清洗掉細菌纖維素表面和內部的保存液，隨后干燥除掉水分，利于后續(xù)交聯反應；然后，依次將細菌纖維素浸泡于配制的殼聚糖、鋰藻土溶液中，重新吸滿溶脹，充分交聯；鋰藻土在水中完全剝離后，加入焦磷酸鈉，使納米片層的邊緣也帶有負電荷，除了可以增加鋰藻土的溶解度外，也有利于與殼聚糖通過靜電引力進行交聯。上述制備過程簡單易行、操作方便、制備技術可控、無污染、成本低。步驟s2、s3所述冷凍干燥的條件為使產物完全干燥為宜。
優(yōu)選地，步驟s1中所述浸泡的時間為3.5~4h。
優(yōu)選地，步驟s2醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為1.5~3%，所述醋酸的質量分數為1~3%；所述殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2。
優(yōu)選地，所述殼聚糖的脫乙酰度為95%以上。
優(yōu)選地，步驟s3中鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為10~20%，所述鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。更優(yōu)選地，所述鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為12~18%。
優(yōu)選地，步驟s2、s3所述的攪拌條件為在溫度5～25℃，轉速150～200rpm條件下攪拌2.5～3h。
優(yōu)選地，步驟s1所述干燥的時間為12h。
與現有技術相比，本發(fā)明有益效果在于：（1）原材料殼聚糖、鋰藻土、細菌纖維素簡單易得，制備工藝簡單，成本低廉；（2）本發(fā)明采用物理交聯的方法將殼聚糖、鋰藻土依次吸附在細菌纖維素上，復合后形成三維納米纖維網絡，使得創(chuàng)面被透氣網狀結構的高分子納米層所覆蓋，形成了一個理想的愈合環(huán)境，加快細胞的有絲分裂，保持傷口局部濕潤，不會形成干痂，避免二次損傷，減少疼痛，同時降低感染幾率，將產品細菌阻隔和保濕作用發(fā)揮至最佳，復合后的細菌纖維素的機械性能以及保水透氣性能得到進一步提高；（3）由于納米鋰藻土尺寸小、比表面積大，在產品制備過程中納米鋰藻土與集體材料之間會產生強烈的界面相互作用，使得本發(fā)明復合傷口敷料有較好的安全性和生物相容性，同時具有止血、促進毛細血管生長、保留滲出液中活性物質等特點，保證了創(chuàng)面的適度濕潤，避免傷口粘連，減少疼痛并使愈合后的創(chuàng)面更加平整光潔。（4）本發(fā)明產品能夠有效預防傷口脂肪液化，使傷口愈合速度更快，對于慢性難愈合或燒燙傷創(chuàng)面的護理效果尤其顯著。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規(guī)試劑、方法和設備。
經發(fā)明人大量實驗發(fā)現，所述的細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料的優(yōu)選制備方法，包括如下步驟：
s1.將所述細菌纖維素于純水中浸泡，期間更換1~3次純水，隨后取出在37~45℃條件下干燥；
s2.配制醋酸水溶液，加入所述殼聚糖和羧甲基纖維素鈉，溶解混勻；將步驟s1處理后的細菌纖維素浸泡于上述溶液中，攪拌達到平衡，冷凍干燥；
s3.配制鋰藻土水溶液，加入焦磷酸鈉，混勻后加入步驟s2的產物，浸泡，攪拌達到平衡，冷凍干燥得到所述細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料。
將本發(fā)明所述的細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料按照上述方法制備，在已限定的步驟內調整各實驗參數，對產品的功效影響不大，均具有較好的力學性能、抗菌促愈合和保濕透氣性能等。
作為優(yōu)選地的實施條件：步驟s2、s3所述冷凍干燥的條件為使產物完全干燥為宜；步驟s2、s3所述的攪拌條件為在溫度5～25℃，轉速150～200rpm條件下攪拌2.5～3h。所述殼聚糖的脫乙酰度為95%以上。
以下以具體實施條件為例對本發(fā)明方法進行進一步說明。
實施例1
一種細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料，由殼聚糖、鋰藻土依次交聯到細菌纖維素上形成；所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:2:15。
上述復合傷口敷料的制備方法，包括如下步驟：
s1.將細菌纖維素于大量純水中浸泡4h，期間更換2次純水，隨后取出在40℃烘箱中干燥12h；
s2.配制濃度為2%的醋酸水溶液100ml，加入2g殼聚糖和0.8g羧甲基纖維素鈉，溶解混勻；將步驟s1處理后的細菌纖維素取6g浸泡于以上溶液中，攪拌3h達到平衡，冷凍干燥；
s3.配制濃度為15%鋰藻土水溶液100ml，加入0.5g焦磷酸鈉，混勻后加入步驟s2的產物，浸泡，攪拌3h達到平衡，冷凍干燥得到所述細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料。
由上述方法可知，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為2%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為15%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
實施例2
本實施例與實施例1大體相同，細菌纖維素取6g，區(qū)別之處在于，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:3:12，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為3%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為12%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
實施例3
本實施例與實施例1大體相同，細菌纖維素取6g，區(qū)別之處在于，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:1.5:12，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為1.5%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為12%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
實施例4
本實施例與實施例1大體相同，細菌纖維素取6g，區(qū)別之處在于，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:3:18，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為3%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為18%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
實施例5
本實施例與實施例1大體相同，細菌纖維素取6g，區(qū)別之處在于，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:1.5:18，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為1.5%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為18%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
實施例6
一種細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料，由殼聚糖、鋰藻土依次交聯到細菌纖維素上形成；所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:2:15。
上述復合傷口敷料的制備方法，包括如下步驟：
s1.將細菌纖維素于大量純水中浸泡3.5h，期間更換3次純水，隨后取出在37℃烘箱中干燥12h；
s2.配制濃度為1%的醋酸水溶液100ml，加入2.67g殼聚糖和1g羧甲基纖維素鈉，溶解混勻；將步驟s1處理后的細菌纖維素取8g浸泡于以上溶液中，攪拌2.5h達到平衡，冷凍干燥；
s3.配制濃度為20%鋰藻土水溶液100ml，加入0.67g焦磷酸鈉，混勻后加入步驟s2的產物，浸泡，攪拌2.5h達到平衡，冷凍干燥得到所述細菌纖維素-殼聚糖-鋰藻土復合傷口敷料。
對比例1
本實施例與實施例1大體相同，細菌纖維素取6g，區(qū)別之處在于，所述細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量比為6:0.6:6，醋酸水溶液中所述殼聚糖的質量分數為0.6%，殼聚糖和羧甲基纖維素鈉的質量比為5:2；鋰藻土水溶液中鋰藻土的質量分數為6%，鋰藻土和焦磷酸鈉的質量比為30:1。
對比例2
將實施例1中所述鋰藻土替換為硅藻土，其余不變。
對比例3
將實施例1中所述鋰藻土替換為海藻酸鈉，其余不變。
應用例1敷料性能測試
以透氣率和保液量作為檢測敷料性能的指標，分別對實施例1~6以及對比例1~3制備的傷口敷料分別進行了測試，測試結果見表1。
表1傷口敷料的性能指標測試結果
由上述試驗結果可知，實施例1~6的傷口敷料較對比例1~3的傷口敷料綜合性好，且顯著優(yōu)于市售的凝膠傷口敷料產品。其中實施例1~5的區(qū)別僅在于細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量配比不同，其透氣率、保液量相差不大，表明在本發(fā)明優(yōu)化配比限定范圍內獲得的復合傷口敷料都具有較好的保水透氣性能，其中最佳質量配比為實施例1；實施例6與實施例1的差別在于制備方法中某些參數的區(qū)別，對透氣率、保液量的影響不大，因此本發(fā)明的制備方法可在限定的基礎上進行參數微調，均能夠制備得到機械性能以及保水透氣性能進一步提高的復合傷口敷料。發(fā)明人經過電鏡觀察及大量研究發(fā)現，細菌纖維素、殼聚糖、鋰藻土的質量配比必須在本發(fā)明限定的范圍內才能達到本發(fā)明所述的有益效果，這是由于三者之間相互交聯形成的復雜三維網絡結構決定的，當改變三者的質量比（如對比例1）或用另一種常規(guī)物質替換鋰藻土（如對比例2~3）時形成的復合三維網絡結構會完全發(fā)生改變，界面的相互作用、表面的正負電荷也與本發(fā)明區(qū)別甚大，盡管相比傳統敷料能在一定程度上改善物理性能，但是其效果遠不及本發(fā)明。
應用例2動物實驗
取健康50只sd大鼠，隨機平均分為10組，戊巴比妥麻醉(30mg/kg)，在其背部脊柱一側旁開1cm，利刀全層切除皮膚，形成面積3cm2的圓形全層皮膚切除創(chuàng)面，對側對稱部位皮膚作為正常自身對照。將實施例1~6以及對比例1~3的敷料貼合于創(chuàng)面，使敷料與創(chuàng)面緊密貼合。觀察大鼠創(chuàng)面恢復情況。
現象：實施例1~6敷料貼合對應的大鼠創(chuàng)面1~3分鐘，出血逐漸停止，6h創(chuàng)面有所縮小，可見新生肉芽組織生成，傷后4~6d，95%以上的創(chuàng)面愈合，在受傷至痊愈后未見明顯細菌感染情況，且無脂肪液化現象發(fā)生，痊愈后創(chuàng)面平整。對比例1敷料對應的大鼠創(chuàng)面10分鐘出血逐漸停止，3d創(chuàng)面有所縮小，傷后20d時，90%以上的創(chuàng)面愈合，在受傷至痊愈后出現小面積脂肪液化，痊愈后創(chuàng)面處有見疤痕。對比例2敷料對應的大鼠創(chuàng)面15分鐘出血逐漸停止，5d創(chuàng)面有所縮小，傷后20d時，90%以上的創(chuàng)面愈合，在受傷至痊愈后部分細菌感染情況，出現小面積脂肪液化，痊愈后創(chuàng)面處有細微疤痕。對比例3敷料對應的大鼠創(chuàng)面25分鐘出血逐漸停止，7d創(chuàng)面有所縮小，傷后20d時，90%以上的創(chuàng)面愈合，在受傷至痊愈后未見明顯細菌感染情況，出現小面積脂肪液化，痊愈后創(chuàng)面處有細微疤痕。由此可見：本發(fā)明實施例1~6傷口敷料較對比例1~3傷口敷料的止血速度以及傷口恢復速率更快，創(chuàng)面恢復狀況更好，愈合后的創(chuàng)面更加平整光潔。
免疫組織化學染色觀察：大鼠創(chuàng)面貼合實施例1傷口敷料5d后，對大鼠進行he染色組織切片，切片中鼠真皮成纖維細胞大量分泌ⅰ型膠原蛋白，膠原纖維排列緊密，染色呈褐色，ⅰ型膠原蛋白與組織細胞交錯分布，表明皮膚組織愈合良好，也即采用實施例1傷口敷料能使鼠皮膚創(chuàng)面恢復狀況良好。
另外還對實施例1~6的傷口敷料進行了細胞毒性、急性試驗、皮膚刺激以及致敏試驗，結果：在細胞毒性試驗中顯示本發(fā)明敷料無潛在的細胞毒性，在急性試驗，皮膚刺激和皮膚致敏試驗中均無不良反應。
以上詳細描述了本發(fā)明的實施，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。