一种低压式原位抑菌促修复电纺敷料及其制备方法与流程

1.本发明属于生物医用敷料领域，具体涉及一种低压式原位抑菌促修复电纺敷料及其制备方法。


背景技术：

2.急性伤口是指突然形成且能在4
‑
8周内愈合的伤口，病理发展符合经典的创伤修复过程。一旦伤口愈合过程受到某些因素，如缺血、感染、干燥等的阻碍，伤口愈合过程延缓，乃至停滞，最终形成慢性难愈伤口。急性伤口的产生经常伴随严重的创伤、出血，易危及生命安全，其及时处置及护理刻不容缓。
3.保持良好的伤口局部环境对伤口愈合至关重要。研究表明，润湿状态的伤口环境能防止细胞脱水，刺激细胞迁移从而促进表皮的修复。常见的能为伤口愈合创造湿润环境的敷料产品包括膜剂、水凝胶类、胶体类、藻酸盐类及泡沫敷料。但上述敷料存在现粘连皮肤、渗液聚集、产生难闻的气味、可能刺激肉芽组织过度生长等问题，需经常更换敷料。以往认为，预防性局部药物使用可减少表浅急性伤口的感染率、促进愈合，很多软膏可制造湿性伤口环境，因此使用频率增加。然而频繁使用同种药物会使细菌的耐药性提高，从而造成严重后果。
4.与传统纤维制备技术相比，静电纺丝制备的微纳米纤维具有更好的连续性，更高的孔隙率，纤维直径更小，比表面积更大等特点，其表面活性强、易于表面修饰，符合敷料薄膜孔径小、孔隙率高、具有与细胞外基质类似的物理拓扑结构、轻盈柔软的要求，在利于细胞的吸附生长的同时，能够有效过滤细菌防止伤口感染，加快伤口愈合速度。中国专利cn201310574818.x公开了一种壳聚糖基静电纺丝复合伤口敷料的制备。中国专利cn201610584679.2公开了一种聚合物plcl载药纳米纤维膜的制备方法。中国发明专利cn201710076435.8公开了一种抗菌纳米纤维伤口敷料的制备方法。但是上述所制备的静电纺丝敷料都有不足之处，如使用较大电压(10kv以上)容易造成安全问题；电纺溶剂常选用二氯甲烷、氯仿、丙酮、六氟异丙醇等有毒、有刺激性气味溶剂，常需要在指定设备中制备敷料；制备的电纺敷料需要分成两步用于伤口护理，先用专业电纺机制备指定形状的敷料片，继而用于患者伤口用胶布固定使用，这容易对伤口造成二次伤害。因此急需一种安全性高、便携式实时静电纺丝敷料制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低压式原位抑菌促修复电纺敷料及其制备方法，低电压使得使用安全性提高，同时可根据伤口形状和大小及时调整，并且直接在原位沉积可使敷料更好于伤口贴合吸收。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
7.一种低压式原位抑菌促修复电纺敷料的制备方法，包括以下步骤：
8.将静电纺丝液加入便携式静电纺丝机中进行静电纺丝，得到抑菌促修复电纺敷
料；所述静电纺丝液为聚合物溶液、功能性药物溶液和保湿剂的混合液。
9.优选的，所述静电纺丝液包括8％
‑
15wt％聚合物、0.3％
‑
3.5wt％功能性药物、1
‑
2wt％保湿剂。
10.优选的，所述功能性药物包括蓝铜肽、有机聚季铵盐
‑
73和冰片中的一种或多种。
11.优选的，所述静电纺丝液中包括0.3wt％蓝铜肽和0.3wt％有机聚季铵盐
‑
73。
12.优选的，所述静电纺丝的参数为纺丝电压3
‑
6kv，温度15
‑
35℃、相对湿度30％
‑
90％，接收距离为5
‑
20cm。
13.优选的，所述静电纺丝的参数为纺丝电压5kv，温度25℃，相对湿度42％，接收距离12cm。
14.优选的，所述静电纺丝的注射器为5
‑
10ml医用注射器，且针头选用规格为18
‑
22g的平头金属针头；所述便携式静电纺丝机为低压手持式原位电纺装置或者低压固定式原位电纺装置。
15.优选的，所述的聚合物为聚乙烯吡洛烷酮pvp和聚乙烯醇缩丁醛pvb；所述的保湿剂为丙三醇、木糖醇、甘油葡萄萄糖苷中的至少一种。
16.优选的，采用聚乙烯醇缩丁醛配制静电纺丝液前进行预处理，包括以下步骤：
17.将聚乙烯醇缩丁醛加入70
‑
75℃的热水中进行水洗，水洗后离心脱水去除上清液，重复水洗3
‑
5次，将收集的湿性粉末在75
‑
80℃的真空干燥条件下烘干6
‑
10h，研磨过筛得聚乙烯醇缩丁醛粉末。
18.优选的，所述聚合物溶液浓度为6
‑
15wt％，优选为8wt％。
19.由以上任一项所述的制备方法制得的抑菌促修复电纺敷料。
20.所述的抑菌促修复电纺敷料是直接电纺沉积到伤口处，不用手或其他器械直接接触伤口。
21.相对于现有技术，本发明具有如下的优点和有益效果：
22.(1)本发明提供的低压静电纺丝配方没有严格的条件限制，在电压4
‑
6kv,环境温度15
‑
35℃，相对湿度30％
‑
90％的条件下均可以正常进行。通过调整针头与伤口表面的距离，可实现对体表的直接纺丝，并能控制纤维膜覆盖区域和纺纤维膜直径和厚度，纺丝速度快且无毒无污染。能够在医院、家庭、战地等多场所应用。
23.(2)本发明选取了pvp和pvb作为高分子聚合物基材，pvp易溶于水，具有良好的生物相容性；pvb不溶于水，在湿性环境中稳定。在敷料吸收伤口组织液后pvp快速吸水降解，pvb为敷料提供骨架结构，使得敷料不至于快速溃散而又拥有较强的吸水能力。
24.(3)本发明选取了无水乙醇作为纺丝溶剂，多种药物均可以溶解于乙醇中，且pvp和pvb在乙醇中均具有良好的溶解性。乙醇在纺丝过程中易挥发且安全无毒，不会对伤口产生刺激造成二次伤害，也不会存在有毒溶剂残留体表。
25.(4)本发明选取的蓝铜肽和有机聚季铵盐
‑
73可以起到协同抗菌的作用，与传统抗菌药物相比不容易出现多次给药造成的耐药菌出现，在较低的浓度可以达到较优的抑菌效果。同时蓝铜肽中的铜离子可以起到抗氧化、促进胶原增生、协助伤口愈合同时协同抗菌的功能。
26.(5)本发明在制备中加入了保湿成分，使得敷料能更好的贴合体表，保持伤口的湿性环境更利于药物的透皮吸收和伤口的恢复。
附图说明
27.图1为本发明实施例1制备的载药电纺纤维的扫描电镜sem图片。
28.图2为本发明实施例2制备的载药电纺纤维的扫描电镜sem图片。
29.图3为本发明实施例3制备的载药电纺纤维的扫描电镜sem图片。
30.图4为本发明实施例1
‑
3制备的载药电纺纤维的抑菌促修复效果图片。
31.图5为本发明实施例1制备的载药电纺纤维的小鼠皮肤缺损修复图片。
32.图6为本发明实施例4制备的载药电纺纤维的的抑菌促修复效果图片。
具体实施方式
33.下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
34.实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
35.pvp购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司pvp:k88
‑
96 m.w.1300000；pvb购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司pvb:m.w.90000
‑
120000；有机聚季铵盐
‑
73购于杭州林然生物技术有限公司；蓝铜肽冻干粉购于西安明朗生物科技有限公司。冰片购于安徽桐花堂中药饮片科技有限公司。实施例采用装置(中国专利申请号：201210229010.3或201510214221.3)。
36.实施例1：
37.步骤1：称取5g pvb加入200ml的70℃的热水中进行水洗，水洗后离心脱水去除上清液，重复水洗5次，在75℃下真空干燥8h，研磨过筛得到预处理的pvb粉末；
38.步骤2：称取0.24g pvp粉末，称取0.56g步骤1的pvb粉末全部溶解于5g无水乙醇中，搅拌2h得到混合均匀高分子纺丝溶液；
39.步骤3：称取0.2g的蓝铜肽溶于0.1g超纯水中搅拌直至完全溶解，称取0.1g的冰片和50mg的有机聚季铵盐
‑
73溶于3.65g无水乙醇中搅拌直至完全溶解；
40.步骤4：将步骤3中的全部溶液加入步骤2配置的纺丝液中，持续搅拌直至溶液完全混合，得到高分子溶质质量为8wt％，蓝铜肽为2wt％，冰片为1wt％，有机聚季铵盐
‑
73为0.5wt％的纺丝前驱液。
41.步骤5：在纺丝液中加入0.1g甘油葡萄糖苷搅拌30min，得到纺丝溶液。
42.步骤6：将步骤5中配置好的纺丝溶液加入5ml的注射器中，选择针头规格为20g，安装到低压静电纺丝装置中，打开开关，调节电压为5kv，室温25℃，相对湿度45％，按压注射器推杆，使伤口与喷射口距离为12cm，直接在患处覆盖抑菌促修复电纺纤维膜。其形貌如图1所示。其纤维直径可以达到413
±
39nm。
43.将步骤6中制备的纳米纤维膜裁剪成0.5cm的圆片，并放置在涂有菌液大肠杆菌(8099)、金黄葡萄球菌(atcc6538)的固体培养基表面上，在37℃恒温培养箱中培养24小时后观察抑菌圈大小，另设一组对照组为空白纸片，以消除其他因素影响。将制备的纤维膜圆片置于培养皿中，利用l929细胞的划痕实验进行细胞迁移实验测试，观测0h、12h、24h的细胞迁移率。抑菌促修复效果见图4，大肠杆菌抑菌圈为10.0
±
0.3cm，金黄葡萄球菌抑菌圈为17.3
±
0.5cm，细胞迁移率为12h 57％，24h 79％。
44.本发明使用babl/c小鼠6～8周雄性小鼠，麻醉后固定剔除背部的毛，使皮肤充分
暴露。用75％酒精对小鼠背部进行消毒，然后用手术剪在鼠背作1cm
×
1cm的全皮缺损创面，分成3组：对照组为普通纱布包扎；基底组为不载药的pvp/pvb纤维原位沉积；载药组则为实例1配方下的纤维原位沉积。分别于第3、7、10天观察小鼠创面愈合情况，最终计算出创面愈合率，见图5，载药组的愈合效果最好，其3天愈合率27％，7天愈合率83％，10天愈合率96％。
45.实施例2：
46.步骤1：称取5g pvb加入200ml的70℃的热水中进行水洗，水洗后离心脱水去除上清液，重复水洗3次，在75℃下真空干燥6h，研磨过筛得到预处理的pvb粉末；
47.步骤2：称取0.6g pvp粉末，称取0.9g步骤1的pvb粉末全部溶解于5g无水乙醇中，搅拌2h得到混合均匀高分子纺丝溶液；
48.步骤3：称取0.1g的蓝铜肽溶于0.1g超纯水中搅拌直至完全溶解，称取50mg的冰片和50mg的有机聚季铵盐
‑
73溶于3.1g无水乙醇中搅拌直至完全溶解；
49.步骤4：将步骤3中的全部溶液加入步骤2配置的纺丝液中，持续搅拌直至溶液完全混合，得到高分子溶质质量为15wt％，蓝铜肽为1wt％，冰片为0.5wt％，有机聚季铵盐
‑
73为0.5wt％的纺丝前驱液。
50.步骤5：在纺丝液中加入0.1g丙三醇搅拌30min，得到纺丝溶液。
51.步骤6：将步骤5中配置好的纺丝溶液加入5ml的注射器中，选择针头规格为20g，安装到低压静电纺丝装置中，打开开关，调节电压为6kv，室温30℃，相对湿度45％，按压注射器推杆，使伤口与喷射口距离为8cm，直接在患处覆盖抑菌促修复电纺纤维膜，其形貌如图2所示，其纤维直径可以达到589
±
27nm。
52.将步骤6中制备的纳米纤维膜裁剪成0.5cm的圆片，并放置在涂有菌液的固体培养基表面上，在37℃恒温培养箱中培养24小时后观察抑菌圈大小。另设一组对照组为空白纸片，以消除其他因素影响。将制备的纤维膜圆片置于培养皿中，利用l929细胞的划痕实验进行细胞迁移实验测试，观测0h、12h、24h的细胞迁移率。抑菌促修复效果见图4，大肠杆菌抑菌圈为7.9
±
0.4cm，金黄葡萄球菌抑菌圈为12.8
±
0.2cm，细胞迁移率为12h 49％，24h 66％。
53.实施例3：
54.步骤1：称取5g pvb加入200ml的75℃的热水中进行水洗，水洗后离心脱水去除上清液，重复水洗5次，在75℃下真空干燥6h，研磨过筛得到预处理的pvb粉末；
55.步骤2：称取0.3g pvp粉末，称取0.7g步骤1的pvb粉末全部溶解于5g无水乙醇中，搅拌2h得到混合均匀高分子纺丝溶液；
56.步骤3：称取60mg的蓝铜肽溶于0.1g超纯水中搅拌直至完全溶解，称取0.1g的冰片和50mg的有机聚季铵盐
‑
73溶于3.49g无水乙醇中搅拌直至完全溶解；
57.步骤4：将步骤3中的全部溶液加入步骤2配置的纺丝液中，持续搅拌直至溶液完全混合，得到高分子溶质质量为10wt％，蓝铜肽为0.6wt％，冰片为1wt％，有机聚季铵盐
‑
73为0.5wt％的纺丝前驱液。
58.步骤5：在纺丝液中加入0.2g甘油葡萄糖苷搅拌30min，得到纺丝溶液。
59.步骤6：将步骤5中配置好的纺丝溶液加入5ml的注射器中，选择针头规格为18g，安装到低压静电纺丝装置中，打开开关，调节电压为4kv，室温30℃，相对湿度56％，按压注射器推杆，使伤口与喷射口距离为10cm，直接在患处覆盖抑菌促修复电纺纤维膜，其形貌如图
3所示，其纤维直径可以达到507
±
37nm。
60.将步骤6中制备的纳米纤维膜裁剪成0.5cm的圆片，并放置在涂有菌液的固体培养基表面上，在37℃恒温培养箱中培养24小时后观察抑菌圈大小。另设一组对照组为空白纸片，以消除其他因素影响。将制备的纤维膜圆片置于培养皿中，利用l929细胞的划痕实验进行细胞迁移实验测试，观测0h、12h、24h的细胞迁移率。抑菌促修复效果见图4，大肠杆菌抑菌圈为6.3
±
0.7cm，金黄葡萄球菌抑菌圈为11.2
±
0.4cm，细胞迁移率为12h 52％，24h 71％。
61.实施例4：
62.步骤1：称取5g pvb加入200ml的75℃的热水中进行水洗，水洗后离心脱水去除上清液，重复水洗5次，在75℃下真空干燥6h，研磨过筛得到预处理的pvb粉末；
63.步骤2：称取0.3g pvp粉末，称取0.7g步骤1的pvb粉末全部溶解于5g无水乙醇中，搅拌2h得到混合均匀高分子纺丝溶液；
64.步骤3：称取30mg的蓝铜肽溶于0.1g超纯水中搅拌直至完全溶解，30mg的有机聚季铵盐
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73溶于3.64g无水乙醇中搅拌直至完全溶解得溶液a；称取60mg的蓝铜肽溶于3.74g超纯水中搅拌直至完全溶解得溶液b；60mg的有机聚季铵盐
‑
73溶于3.74g无水乙醇中搅拌直至完全溶解得溶液c；
65.步骤4：将步骤3中的三种配比溶液分别加入步骤2配置的纺丝液中，持续搅拌直至溶液完全混合，得到纺丝前驱液a、b、c；
66.步骤5：在纺丝液中加入0.2g甘油葡萄糖苷搅拌30min，得到纺丝溶液。
67.步骤6：将步骤5中配置好的纺丝溶液加入5ml的注射器中，选择针头规格为20g，安装到低压静电纺丝装置中，打开开关，调节电压为5kv室温25℃，相对湿度45％，按压注射器推杆，使伤口与喷射口距离为12cm，在铝箔上接收电纺纤维膜。
68.将步骤6中制备的纳米纤维膜裁剪成0.5cm的圆片，并放置在涂有菌液的固体培养基表面上，在37℃恒温培养箱中培养24小时后观察抑菌圈大小。由图6可以看出，在同样的质量比下，同时加入蓝铜肽和有机聚季铵盐
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73的纺丝膜a抑菌圈明显大于纯蓝铜肽膜b和有机聚季铵盐
‑
73膜c，大肠杆菌组a:8.2cm，b:3.9cm，c:5.4cm；金黄葡萄球菌组a:11.1cm，b:6.0cm，c:9.4cm,可见两种药物具有协同抗菌效果。
69.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。