一种能够减少皮肤屏障损伤的功能性面层无纺布及其制备方法与流程

1.本发明涉及医疗卫生纺织品领域，具体涉及一种能够减少尤其是尿液和粪便对皮肤屏障损伤的功能性面层无纺布及其制备方法。所述功能性面层无纺布可用于制备例如纸尿裤、婴儿尿布、卫生巾和卫生内裤等。


背景技术：

2.随着人口老龄化的加重和人们生活水平的提高，纸尿裤的应用将会越来越普遍。然而，纸尿裤内部的湿热环境、尿液和粪便中刺激物会导致纸尿裤内部的ph升高，皮肤内部的酶代谢不正常，皮肤屏障受损，发生尿布疹。现在市场上的某些纸尿裤产品会选择添加一些抗炎、抗敏、润肤等护肤成分减少尿布疹的发生(参见专利申请cn108815556和cn109512583a)，但是并没有表明相关面层有利于增强皮肤屏障和减少炎症。
3.如今随着组织工程技术的发展以及人们对3r(reduction，replacement和refinement，即减少、替代和优化)原则的愈加重视，促使发明人利用3d皮肤模型替代动物进行检测评价，因此，发明人可以通过3d皮肤模型来模拟实际生活中纸尿裤的使用对皮肤屏障带来的影响，同时筛选出对皮肤屏障保护具有最佳功能的面层材料，以减少尿布疹的发生。
4.多数文献表明当皮肤受到损伤或者刺激时会释放il
‑
1α，并且garcia bartels n,massoudy l等人发现尿布区会产生更多的il
‑
1α；同时，紧密连接的功能与皮肤的通透屏障功能密切相关，当皮肤的通透屏障发生损伤时，外界的刺激物更容易进入皮肤，zo
‑
1是构成紧密连接结构的桥梁，且为紧密连接功能的标志性分子。因此，依据上述两个指标，发明人出乎意料地获得了具有更好维持皮肤屏障功能的面层无纺布。


技术实现要素：

5.为了减少纸尿裤内部环境(例如湿热环境、尿液和粪便中刺激物)对皮肤屏障的影响，发明人将改性后的果胶与聚丙烯纤维进行接枝改性，使纤维同时具有亲水性和一定的弱酸性，帮助更好的维持与皮肤接触部位的酸碱性，从而保护皮肤屏障。本发明所述具有更好维持皮肤屏障功能的面层无纺布可用于一次性卫生用品包括纸尿裤、婴儿尿布、卫生巾和卫生内裤等的面层，以减少皮肤屏障受损而发生尿布疹等的情况。
6.因此，第一方面，本发明提供一种能够减少皮肤屏障损伤的功能性面层无纺布，所述无纺布按照如下步骤制备：
7.(1)用丙烯酸改性果胶，获得改性的果胶；
8.(2)将所述改性的果胶与聚合物进行亲水接枝改性，获得改性亲水物质；和
9.(3)将所述改性亲水物质与所述聚合物按照一定比例混合，形成所述功能性面层无纺布。
10.果胶是一种从水果或蔬菜中提取的天然多糖，其组成有同质多糖和杂多糖两种类
型。它们多存在于植物细胞壁和细胞内层，大量存在于柑橘、柠檬、柚子等果皮中。呈白色至黄色粉状，相对分子质量约20000
‑
400000，无味。在酸性溶液中较在碱性溶液中稳定。果胶能够帮助皮肤恢复ph值，是一种安全的化妆品原料。本发明利用丙烯酸改性的果胶对聚合物进行亲水接枝，既可以增加面层的亲水性，减少面层的后处理中的亲水过程，又可以维持面层的酸性，在制备方法的步骤(3)中经过多次试机后获得所述改性亲水物质与所述聚合物的适当混合比例，使得无纺布面层的ph基本上维持为4.55
‑
5.10，从而减少实际使用纸尿裤过程中内部湿热环境、ph较高的尿液和粪便中刺激物如蛋白酶对皮肤的刺激。
11.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(1)的改性可以包括在催化剂存在下将丙烯酸和果胶进行酯化反应。
12.根据本发明另一个具体的实施方案，所述果胶与丙烯酸的质量比例可以为1.5
‑
2.5:1。
13.根据本发明一个具体的实施方案，所述催化剂为浓硫酸，其添加量可以为反应体系质量的0.5
‑
1％。
14.根据本发明另一个具体的实施方案，所述步骤(1)的反应温度可以为105
‑
110℃，并且反应时间可以为1.5
‑
2小时。
15.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(2)的亲水接枝改性可以包括在引发剂的存在下使所述改性的果胶与聚合物进行反应。本发明所述步骤(2)利用丙烯酸改性的果胶对所述聚合物进行亲水接枝，既可以增加面层的亲水性，又可以维持面层的酸性。在制备方法的步骤(3)中经过多次试机后获得所述亲水改性物质与所述聚合物的适当混合比例，使得无纺布面层的ph基本上维持为4.55
‑
5.10。
16.根据本发明一个具体的实施方案，所述聚合物可以是聚丙烯(pp)、聚乙烯/聚丙烯纤维(pe/pp)或聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)。
17.根据本发明另一个具体的实施方案，所述引发剂可以为过氧化苯甲酰。
18.根据本发明一个具体的实施方案，所述引发剂的添加量可以为反应体系质量的1
‑
2％，所述改性的果胶的添加量可以为反应体系质量的30
‑
40％，其余为所述聚合物。
19.根据本发明另一个具体的实施方案，所述步骤(2)的反应温度可以为80
‑
90℃，并且反应时间可以为6
‑
7小时。
20.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(3)可以将所述改性亲水物质与所述聚合物一起混合通过纺粘或者热风工艺形成无纺布。
21.根据本发明一个具体的实施方案，所述改性亲水物质的添加量可以为改性亲水物质与所述聚合物的混合物总质量的15
‑
30％，优选18
‑
28％。
22.根据本发明一个具体的实施方案，按照所述方法制备得到的本发明所述无纺布的ph可以为4.55
‑
5.10，更优选4.80
‑
4.90，最优选4.85。ph过高对于排泄物的调节作用小，并且对婴幼儿皮肤的ph健康不利，即失去了本发明的意义，而ph过低可能会损伤婴幼儿原本脆弱的皮肤屏障，因此本发明选择上述ph范围。
23.根据本发明所述的经过处理后的无纺布特征在于，与普通无纺布相比，可以显著减少炎症因子il
‑
1α的产生，并且显著增加紧密连接蛋白zo
‑
1的表达。
24.第二方面，本发明提供一种制备能够减少皮肤屏障损伤的功能性面层无纺布的方法，包括如下步骤：
25.(1)用丙烯酸改性果胶，获得改性的果胶；
26.(2)将所述改性的果胶与聚合物进行亲水接枝改性，获得改性亲水物质；
27.(3)将所述改性亲水物质与所述聚合物混合，形成所述功能性面层无纺布。
28.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(1)的改性可以包括在催化剂存在下将丙烯酸和果胶进行酯化反应。
29.根据本发明另一个具体的实施方案，所述果胶与丙烯酸的质量比例可以为1.5
‑
2.5:1。
30.根据本发明一个具体的实施方案，所述催化剂为浓硫酸，其添加量可以为反应体系质量的0.5
‑
1％。
31.根据本发明另一个具体的实施方案，所述步骤(1)的反应温度可以为105
‑
110℃，并且反应时间可以为1.5
‑
2小时。
32.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(2)的亲水接枝改性可以包括在引发剂的存在下使所述改性的果胶与所述聚合物进行反应。本发明所述步骤(2)利用丙烯酸改性的果胶对所述聚合物进行亲水接枝，既可以增加面层的亲水性，又可以维持面层的酸性。在制备方法的步骤(3)中经过多次试机后获得所述改性亲水物质与所述聚合物的适当混合比例，使得无纺布面层的ph基本上维持为4.55
‑
5.10。
33.根据本发明一个具体的实施方案，所述聚合物可以是聚丙烯(pp)、聚乙烯/聚丙烯纤维(pe/pp)或聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)。
34.根据本发明另一个具体的实施方案，所述引发剂可以为过氧化苯甲酰。
35.根据本发明一个具体的实施方案，所述引发剂的添加量可以为反应体系质量的1
‑
2％，所述改性的果胶的添加量可以为反应体系质量的30
‑
40％，其余为所述聚合物。
36.根据本发明另一个具体的实施方案，所述步骤(2)的反应温度可以为80
‑
90℃，并且反应时间可以为6
‑
7小时。
37.根据本发明一个具体的实施方案，所述步骤(3)可以将所述改性亲水物质与所述聚合物一起混合通过纺粘或者热风工艺形成无纺布。
38.根据本发明一个具体的实施方案，所述改性亲水物质的添加量可以为改性亲水物质与所述聚合物的混合物总质量的15
‑
30％，优选18
‑
28％。
39.本发明的有益效果在于：
40.1.果胶是一种从水果或蔬菜中提取的天然多糖，能够帮助皮肤恢复ph值，是一种安全的化妆品原料。利用改性果胶对所述聚合物进行接枝既可以增加面层的亲水性，减少面层的后处理中的亲水过程，又可以维持面层的酸性，在制备方法的步骤(3)中经过多次试机后获得所述改性亲水物质与所述聚合物的适当混合比例，使得无纺布面层的ph基本上维持为4.55
‑
5.10，从而减少实际使用纸尿裤过程中内部湿热环境、ph较高的尿液和粪便中刺激物如蛋白酶对皮肤的刺激。
41.2.本发明所述能够减少皮肤屏障损伤的功能性面层无纺布可通过利用3d皮肤模型的方法确认在人工尿液和蛋白酶的刺激下面层无纺布对皮肤屏障的影响来筛选，从而减少了动物实验。
附图说明
42.图1：涂布后的ph值分别为4.55(a1)、4.85(a2)、5.03(a3)和5.22(a4)的无纺布和普通无纺布(a0)对炎症因子il
‑
1α浓度的影响。
43.图2：涂布后引起较少炎症的无纺布a2(ph值为4.85)、a3(ph值为5.03)和作为对比的普通无纺布(a0)以及无纺布a4(ph值为5.22)对紧密连接蛋白zo
‑
1的光密度的影响。
具体实施方式
44.以下实施例中，果胶购自湖南东鸿生物科技有限公司，聚丙烯购自埃克森美孚化工，过氧化苯甲酰来自于江苏沁瑞化工有限公司，浓硫酸来自于南京盛庆和化工有限公司，聚丙烯(pp)或者聚乙烯/聚丙烯纤维(pe/pp)或者聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)来自于捷恩智无纺材料有限公司。
45.实施例1：能够减少皮肤屏障损伤的功能性无纺布的制备：
46.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.015kg加入反应釜中进行反应，反应温度为105℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
47.第二步：将聚丙烯5.4kg、改性果胶3.45kg和过氧化苯甲酰0.13kg加入反应釜进行亲水接枝改性，反应温度为80℃，反应时间为6小时，最终得到改性亲水聚丙烯；
48.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水聚丙烯添加到聚丙烯(pp)中得到混合物，其中所述改性亲水聚丙烯占混合物的重量比为25％，将所述混合物通过纺粘法制备成无纺布，所得无纺布的ph为4.55。
49.实施例2：
50.第一步：将丙烯酸1kg、果胶2kg和催化剂浓硫酸0.018kg加入反应釜中进行反应，反应温度为110℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
51.第二步：将聚乙烯/聚丙烯纤维(pe/pp)5.1kg、改性果胶2.74kg和过氧化苯甲酰0.1kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为90℃，反应时间为6.5小时，最终得到改性亲水pe/pp纤维；
52.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pp纤维添加到pe/pp纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pp纤维占混合物的重量比为20％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风制备工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为4.85。
53.实施例3：
54.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.02kg加入反应釜中进行反应，反应温度为105℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
55.第二步：将聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)5kg、改性果胶2.44kg和过氧化苯甲酰0.14kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为80℃，反应时间为7小时，最终得到改性亲水pe/pet纤维；
56.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pet纤维添加到pe/pet纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pet纤维占混合物的重量比为18％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为5.03。
57.实施例4：
58.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.025kg加入反应釜中进行反
应，反应温度为105℃，反应时间为1.5小时，反应结束后得到改性果胶；
59.第二步：将聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)6kg、改性果胶2.64kg和过氧化苯甲酰0.09kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为85℃，反应时间为7小时，最终得到改性亲水pe/pet纤维；
60.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pet纤维添加到pe/pp纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pet纤维占混合物的重量比为13％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风制备工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为5.22。
61.实施例5：
62.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.02kg加入反应釜中进行反应，反应温度为105℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
63.第二步：将聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)5kg、改性果胶2.44kg和过氧化苯甲酰0.14kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为80℃，反应时间为7小时，最终得到改性亲水pe/pet纤维；
64.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pet纤维添加到pe/pet纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pet纤维占混合物的重量比为28％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为4.55。
65.实施例6：
66.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.02kg加入反应釜中进行反应，反应温度为105℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
67.第二步：将聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)5kg、改性果胶2.44kg和过氧化苯甲酰0.14kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为80℃，反应时间为7小时，最终得到改性亲水pe/pet纤维；
68.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pet纤维添加到pe/pet纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pet纤维占混合物的重量比为22％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为4.85。
69.实施例7：
70.第一步：将丙烯酸1kg、果胶1.5kg和催化剂浓硫酸0.02kg加入反应釜中进行反应，反应温度为105℃，反应时间为2小时，反应结束后得到改性果胶；
71.第二步：将聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(pe/pet)5kg、改性果胶2.44kg和过氧化苯甲酰0.14kg加入反应釜中进行亲水接枝改性，反应温度为80℃，反应时间为7小时，最终得到改性亲水pe/pet纤维；
72.第三步：经过多次试机后，将上述得到的改性亲水pe/pet纤维添加到pe/pet纤维中得到混合物，其中所述改性亲水pe/pet纤维占混合物的重量比为14％，将所述混合物通过高速梳理成网，热风烘箱等无纺布热风工艺形成热风无纺布，所得无纺布的ph为5.22。
73.实施例8：不同ph的功能性面层无纺布对炎症因子il
‑
1α浓度的影响
74.本实施例验证以不同比例混改性亲水物质得到不同ph的功能性面层无纺布对产生炎症因子il
‑
1α浓度的影响，为减少实验误差，以下实验结果采用的无纺布均为采用pe/pet纤维制备的无纺布。
75.将上述实施例3和5
‑
7所述的由pe/pet纤维制备得到的ph值分别为4.55(a1)、4.85
(a2)、5.03(a3)、5.22(a4)的无纺布和来自于捷恩智无纺材料有限公司的普通无纺布(a0)裁剪后覆盖于皮肤模型上，滴加15μl含有蛋白酶的人工尿液，将皮肤模型转移到37℃，5％co2，相对湿度95％的培养箱中孵育24小时后收集炎症因子il
‑
1α，每种无纺布平行做3次实验。实验结果如图1所示。
76.从图1可以看出空白模型，即直接用含有蛋白酶的人工尿液刺激的皮肤模型产生了最多的炎症因子il
‑
1α。与普通无纺布相比，处理后的无纺布a1(ph值为4.55)、a2(ph值为4.85)和a3(ph值为5.03)可以减少炎症因子il
‑
1α的产生，说明其具有一定的减少炎症的作用，而无纺布a4(ph值为5.22)与普通无纺布相比几乎没有差别。*为与空白作为对比的差异性结果，#为与a0作为对比的差异性结果。
77.实施例9：不同ph的功能性面层无纺布对紧密连接蛋白zo
‑
1的光密度的影响
78.本实施例验证涂布后较少炎症的功能性面层无纺布对紧密连接蛋白zo
‑
1的光密度的影响。
79.考虑到ph为4.55的无纺布在没有尿液的情况下可能会对皮肤造成一定的刺激，不适用于生产产品，故不选择此无纺布进行下述测试。将涂布后减少炎症效果较好的无纺布a2(ph值为4.85)、a3(ph值为5.03)、作为对照的普通无纺布(a0)和a4(ph值为5.22)裁剪后覆盖于皮肤模型上，滴加15μl含有蛋白酶的人工尿液，将皮肤模型转移到37℃，5％co2，相对湿度95％的培养箱中孵育24小时，以紧密连接蛋白zo
‑
1的光密度表示其含量，每种无纺布平行做3次实验。实验结果如图2所示。
80.空白模型为仅加水的皮肤模型。从图2可以看出与空白模型相比，在含有蛋白酶的人工尿液的刺激下，普通无纺布a0的紧密连接蛋白zo
‑
1含量显著降低，说明推测包裹区域的皮肤在尿液和蛋白酶的刺激下可能发生紧密连接蛋白zo
‑
1减少的情况，而与普通无纺布a0相比，无纺布面层a2(ph值为4.85)可以显著提升zo
‑
1的含量，而无纺布面层a3(ph值为5.03)的zo
‑
1虽然有提升但是与普通无纺布a0相比没有显著的变化，无纺布面层a4(ph值为5.22)的zo
‑
1含量与普通无纺布a0相比没有显著的变化。*为与空白模型作为对比的差异性结果，#为与a0作为对比的差异性结果。
81.综上，涂布有果胶的功能面层可以在人工尿液和蛋白酶的刺激下减少炎症因子il
‑
1α的产生，并且增加紧密连接蛋白zo
‑
1的含量，最优选功能面层的ph值为4.85，推测使用这种功能面层的纸尿裤可以减少尿布疹的发生。
82.以上结合实施例对本发明进行了较为详细的描述，但这并不构成对本发明内容的限制。在同样的构思下所作出的修改、变化和变性，均落入本发明的保护范围。