一种糖触发响应型创伤快愈型敷料及其制备方法

1.本发明一种糖触发响应型创伤快愈型敷料及其制备方法，涉及纳米催化技术、广谱抗菌、创面快速愈合、医用敷料制备技术领域。


背景技术：

2.糖尿病足溃疡(dfus)是许多糖尿病患者的一种毁灭性疾病，其流行率和发病率不断增加。dfu伤口环境的复杂病理生理学使寻找有效治疗变得困难。目前对dfu的治疗包括清创、感染控制、保持湿润的伤口环境和减压。尽管采取了这些干预措施，但仍有大量dfu无法治愈，每年的成本超过310亿美元。局部生物材料水凝胶已被开发用于实施新的治疗方法以提高治疗效果，并且由于其易于应用、可调节性和改善治疗释放特性的能力而具有优势。
3.因糖尿病患者长期处于高糖环境，创面易感染细菌，下肢易发生血管和神经病变，导致创面修复能力差，患者痛觉不灵敏，易造成反复损伤。因此，糖足创面极难修复，全球每20秒就有一人因糖足而截肢。而目前市面上的糖足敷料都是普通的由一层无纺布加表皮生长因子组成或直接用棉花、纱布、绷带等作用伤口，其原理主要是依靠其吸收创口血液等渗出物达到的控制感染目的。必要时，必须配合降糖药物进行全身系统治疗。目前尚未发现一种材料能够完全解决创面愈合的问题，控糖、清创消炎和创面快速愈合的技术仍处于瓶颈期。


技术实现要素：

4.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种糖触发响应型创伤快愈型敷料及其制备方法，实现控糖、清创消炎、改善微循坏和保护创面四大功能合一的目的。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.一种糖触发响应型创伤快愈型敷料，包括依次使用的抗菌白片和修复黑片，所述抗菌白片为糖触发响应型创伤抗菌敷料，所述修复黑片为糖触发响应型创伤快速修复敷料。
7.一种糖触发响应型创伤快愈型敷料的制备方法，包括以下步骤：
8.抗菌白片的制备：
9.步骤1)首先将海藻酸钠、透明质酸和聚乙二醇混合均匀，得到分散液ⅰ；
10.步骤2)在所述分散液ⅰ中加入多功能纳米酶ⅰ，混合均匀，得到分散液ⅱ；
11.步骤3)调节分散液ⅱ的ph为弱酸性范围后，在所述分散液ⅱ中加入交联剂和固化剂，然后在模具中静置成型，得到含有多功能纳米酶ⅰ的水凝胶i；
12.步骤4)在成型的水凝胶一侧覆盖离型纸，另一侧贴附敷料纤维(包括无纺布、熔喷布、gore-tex防水透气面料等一定防水功能且透气性好的材质)进行覆盖，即得抗菌白片，即糖触发响应型创伤抗菌敷料；
13.修复黑片的制备：
14.步骤a)首先将海藻酸钠、透明质酸和聚乙二醇混合均匀，得到分散液a；
15.步骤b)在所述分散液a中加入多功能纳米酶a和营养物质(如干细胞提取液、表皮生长因子等)，混合均匀，得到分散液b；
16.步骤c)调节分散液b的ph为中性至弱碱性范围后，在所述分散液b中加入交联剂和固化剂，然后在模具中静置成型，得到水凝胶ii；
17.步骤d)在水凝胶ii上增加类碳纤维编织物，在类碳纤维编织物外表面外表面贴附敷料纤维(包括一层无纺布或gore-tex面料等具有防水功能且透气性好的材质)，即得修复黑片，即糖触发响应型创伤快速修复敷料。
18.进一步的，所述水凝胶i中的所述多功能纳米酶ⅰ包含类葡萄糖氧化纳米酶(或葡萄糖氧化纳米酶)和过氧化物纳米酶；水凝胶ii中的所述多功能纳米酶a包含类超氧化物歧化纳米酶和类过氧化氢纳米酶。
19.进一步的，所述水凝胶i中，海藻酸钠的质量百分数为2-6％，透明质酸的质量百分数为0.8-5％，聚乙二醇的质量百分数为0.1-0.6％，多功能纳米酶ⅰ的质量百分数为0.004-0.4％(其中类葡萄糖氧化纳米酶的质量百分数为0.002-0.2％，过氧化物纳米酶的质量百分数为0.002-0.2％，)交联剂的质量百分数为0.1-0.6％，固化剂的质量百分数为0.1-0.5％；
20.所述水凝胶ii中，海藻酸钠的质量百分数为2-6％，透明质酸的质量百分数为0.8-5％，聚乙二醇的质量百分数为0.1-0.6％，多功能纳米酶a的质量百分数为0.001-0.5％，交联剂的质量百分数为0.1-0.6％，固化剂的质量百分数为0.1-0.5％。
21.进一步的，所述步骤3)调节分散液ⅱ为弱酸性范围的ph为4.0-6.0之间，所述步骤c)中调节分散液b为弱碱性范围的ph为7.0-8.0之间。
22.进一步的，所述水凝胶交联剂包括四甲基乙二胺、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二酸二酰肼、聚乙二醇、戊二醛和二乙烯基砜中的至少一种；所述固化剂包括二价金属阳离子如ba
2
、sr
2
、ca
2
、pb
2
、cu
2
、cd
2
、co
2
、ni
2
、zn
2
和mn
2
中的至少一种。
23.进一步的，所述类碳纤维编织物中的碳纤维为活性碳纤维或高强碳纤维。
24.进一步的，所述类碳纤维编织物中的编织方法包括平纹、斜纹、缎纹，以1k、3k、6k为主。
25.进一步的，所述类碳纤维编织物中的碳纤维的强吸渗性能通过调控活性碳纤维的比表面积和孔径分布，还可以通过调控碳纤维编织密度，利用碳纤维缝隙的“虹吸效应”吸收渗液。
26.进一步的，所述多功能纳米酶ⅰ和多功能纳米酶a包括金属纳米酶、金属氧化物纳米酶、非金属纳米酶、杂化纳米酶或单原子酶中的至少一种。
27.进一步的，所述金属纳米酶为au、ag、pt、pd、rh、ru、fe、co、ni、cu或mn金属单质形成的酶；所述非金属纳米酶为碳化物、氮化物、磷化物、硼化物或碳量子点纳米酶。
28.本发明的糖触发响应型创伤快愈型敷料，为糖足溃疡创面的控糖、清创消炎、改善微循坏和保护创面四大功能合一的快愈型敷料。
29.本发明和现有技术相比具有以下有益效果：
30.(1)本发明提供的一种糖触发响应型创伤快愈型敷料，在微酸性环境中通过葡萄糖氧化酶对创面环境中的糖进行有效控制，起到“以糖制糖”的功效，同时这个过程会产生
抗菌过程所需的过氧化氢，类过氧化氢酶将过氧化氢分解为活性氧，进而起到高效杀菌的效果。然后在中性环境中通过级联催化，纳米酶与内源性过氧化氢反应生成创面快速愈合所需的氧气，通过依次使用“抗菌白片”和“修复黑片”实现控糖、清创消炎、改善微循坏和保护创面四大功能合一的目的。
31.(2)本发明制备的糖触发响应型创伤快愈型敷料通过长期粘附性，有效的固定了伤口处细菌且阻绝了细菌的侵入，保护了创面。而水凝胶可以保持伤口局部湿润，加速伤口的愈合，还有吸收少量渗液的作用。
32.(3)本发明提供的制备方法原料成本低，工艺简单，实验周期短，制备条件温和，可室温操作，无需外界刺激，无有毒物质产生，环境友好，易于批量生产。
附图说明
33.图1为本发明实施例1所制备得到的葡萄糖氧化纳米酶产h2o2活性图。
34.图2为本发明实施例2中使用的碳纤维织物和碳纤维的扫描电镜图。
35.图3为本发明实施例2中使用的抗炎促进修复水凝胶的扫描电镜图。
36.图4为本发明实施例3中制备得到的mn基纳米酶的类cat活性图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明作进一步说明。
38.实施例1
39.糖触发响应型mn基纳米酶创伤抗菌敷料(“抗菌白片”)的制备及表征
40.首先将4g海藻酸钠溶于100ml水中得到4wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入2g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：20，真空除去气泡。将20mg葡萄糖氧化纳米酶和15mg的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌12h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至4.5-5.5之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.2g交联剂和0.1g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到糖触发响应型创伤抗菌的水凝胶，然后由离型纸和无纺布将水凝胶包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶抗菌敷料(即得“抗菌白片”)。
41.如图1为本实施例所用的葡萄糖氧化纳米酶产h2o2活性图。从图中可以看出，葡萄糖氧化纳米酶具有很好的产h2o2的能力。
42.实施例2
43.糖触发响应型fe基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备及表征
44.首先将3g海藻酸钠溶于100ml水中得到3wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入3g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：15，真空除去气泡。将10mg的fe3o4纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌12h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至7.0-7.5之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.1g交联剂和0.2g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到抗炎促进修复的水凝胶。水凝胶外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和无纺布将其包覆制成糖触发响应型fe基纳米酶创伤修复敷料(即得“修复黑片”)。本实施例中，fe3o4纳米酶同时具有类超氧化物歧化酶和类过氧化氢酶的活性。
45.图2为碳纤维织物和碳纤维的扫描电镜图。从图中可以看出碳纤维织物采用的是平纹编织方法，其外层白色的是无纺布，通过调控活性碳纤维的比表面积和孔径分布使其具有强吸渗性能，还可以通过调控碳纤维编织密度，利用碳纤维缝隙的“虹吸效应”吸收渗液。碳纤维直径在5微米左右且表面光滑。图3为抗炎促进修复水凝胶的扫描电镜图。从图中可以看出水凝胶为多孔网状结构，有利于保护创面和创面渗液的吸收。
46.实施例3
47.糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备及表征
48.首先将3g海藻酸钠溶于100ml水中得到3wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入4g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：18，真空除去气泡。将15mg的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌12h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至7.0-7.8之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.2g交联剂和0.25g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到抗炎促进修复的水凝胶。外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和无纺布将其包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)。
49.图4为mn基纳米酶的类cat活性图。从图中可以看出mn基纳米酶具有优良的类cat活性，能够产生大量的氧气，为创面的修复提供充足的氧气。
50.实施例4
51.糖触发响应型pt基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备
52.首先将3g海藻酸钠溶于100ml水中得到3wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入4g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：20，真空除去气泡。将20mg的pt基纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌12h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至7.0-8.0之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.3g交联剂和0.2g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到抗炎促进修复的水凝胶。外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和无纺布将其包覆制成糖触发响应型pt基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)。
53.实施例5
54.糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备
55.首先将2g海藻酸钠溶于100ml水中得到2wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入5g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入0.1g聚乙二醇进行交联，真空除去气泡。将0.5g的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌11h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至7.0-7.3之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.3g交联剂和0.4g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到抗炎促进修复的水凝胶。外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和无纺布将其包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)。
56.实施例6
57.糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备
58.首先将6g海藻酸钠溶于100ml水中得到6wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入4g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入0.6g聚乙二醇进行交联，真空除去气泡。将0.001g的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌14h。同时，利用磷
酸缓冲液将溶液ph调至7.0-7.4之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.6g交联剂和0.5g固化剂，在模具中静置成型，室温静置15min，得到抗炎促进修复的水凝胶。外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和gore-tex面料将其包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)。
59.实施例7
60.糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)的制备
61.首先将2g海藻酸钠溶于100ml水中得到2wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入0.8g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入0.1g聚乙二醇进行交联，真空除去气泡。将0.002g的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌10h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至7.0-7.3之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.1g交联剂和0.1g固化剂，在模具中静置成型，室温静置10min，得到抗炎促进修复的水凝胶。外侧贴附碳纤维织物，由离型纸和无纺布将其包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶创伤修复敷料(“修复黑片”)。
62.实施例7
63.糖触发响应型mn基纳米酶创伤抗菌敷料(“抗菌白片”)的制备
64.首先将6g海藻酸钠溶于100ml水中得到6wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入5g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：4，真空除去气泡。将200mg葡萄糖氧化纳米酶和150mg的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌12h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至4.0-5.0之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.1g交联剂和0.5g固化剂，在模具中静置成型，室温静置13min，得到糖触发响应型创伤抗菌的水凝胶，然后由离型纸和无纺布将水凝胶包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶抗菌敷料(即得“抗菌白片”)。
65.实施例8
66.糖触发响应型mn基纳米酶创伤抗菌敷料(“抗菌白片”)的制备
67.首先将2g海藻酸钠溶于100ml水中得到2wt％的海藻酸钠水溶液，然后加入0.8g透明质酸，加热溶解得到100ml混合溶液。将所述混合溶液中加入聚乙二醇进行交联，聚乙二醇与海藻酸钠质量比为1：30，真空除去气泡。将100mg葡萄糖氧化纳米酶和100mg的mn纳米酶加入上述混合溶液中，在室温、n2下搅拌10h。同时，利用磷酸缓冲液将溶液ph调至5.0-6.0之间，用超滤法可以分两步去除多余的水。然后加入0.1g交联剂和0.5g固化剂，在模具中静置成型，室温静置15min，得到糖触发响应型创伤抗菌的水凝胶，然后由离型纸和无纺布将水凝胶包覆制成糖触发响应型mn基纳米酶抗菌敷料(即得“抗菌白片”)。
68.本发明提供的一种糖触发响应型创伤快愈型敷料，在微酸性环境中通过葡萄糖氧化酶对创面环境中的糖进行有效控制，起到“以糖制糖”的功效，同时这个过程会产生抗菌过程所需的过氧化氢，类过氧化氢酶将过氧化氢分解为活性氧，进而起到高效杀菌的效果。然后在中性环境中通过级联催化，纳米酶与内源性过氧化氢反应生成创面快速愈合所需的氧气，实际使用中，先在创口处敷用抗菌白片，一定时间后再敷用修复黑片，通过依次使用“抗菌白片”和“修复黑片”实现控糖、清创消炎、改善微循坏和保护创面四大功能合一的目的。
69.本发明方案中提出三个关键技术实现糖尿病足愈合的四大功效。通过糖触发响应
技术，原位催化葡萄糖产生活性物种，实现降糖和广谱抗菌；通过创面微环境调控技术，利用碳纤维通电后碳分子形成布朗运动，将电能转化为远红外线，改善血液循环；通过糖触发产生的氧气，重建感染防御系统；在修复阶段利用生物提取的抗氧化剂消除局部多余的自由基，加速伤口愈合；仿生水凝胶制备技术，保持创面湿润环境，仿“贻贝特性”还可实现反复粘贴、反复利用的特性，微酸水凝胶还可进一步提升糖触发催化效率。通过调控水凝胶的ph环境调控纳米酶的抗菌性能和修复性能的按需转变。其中控糖阶段葡萄糖氧化纳米酶将患者创面的葡萄糖氧化成葡萄糖酸和过氧化氢，再利用类过氧化物酶催化过氧化氢生成强氧化活性的羟基自由基活性物种用于广谱抗菌，实现“以糖治糖”，达到降糖和抗菌的双重目的。通过调控水凝胶的ph可有效增强上述反应的进行。在修复阶段，通过调控水凝胶的ph使得所载纳米酶的特性从抗菌向修复转变，表现出类过氧化氢酶的特性，产生氧气。此外，水凝胶中还载有干细胞提取液，对创面提供营养物质。黑片中的碳纤维作为良导体，在通电流情况下利用微电流刺激和远红外辐射性能共同促进局部血液循环，促进创面新组织的重建以及改善微循环，再加上水凝胶为创面提供潮湿的环境，共同促进胶原蛋白沉积和血管生成，同时起到保护创面的作用。
70.综上所述，将葡萄糖氧化酶、具有多种类酶活性的纳米酶以及碳纤维与自粘性水凝胶复合在一起用于糖足创面的快速愈合中，既能表现出显著的控糖和抗菌性能，又能表现出清创消炎和改善微循环的功能，并为创面愈合提供丰富的氧气和潮湿的环境，从而起到保护创面并促进胶原蛋白沉积和血管生成，显著加速皮肤重建。
71.本发明制备的糖触发响应型创伤快愈型敷料通过长期粘附性，有效的固定了伤口处细菌且阻绝了细菌的侵入，保护了创面。而水凝胶可以保持伤口局部湿润，加速伤口的愈合，还有吸收少量渗液的作用。
72.本发明提供的制备方法原料成本低，工艺简单，实验周期短，制备条件温和，可室温操作，无需外界刺激，无有毒物质产生，环境友好，易于批量生产。
73.需要说明的是，术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
74.上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。