CN102430145A - 不对称型聚氨酯/纳米TiO2薄膜创伤敷料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料，其特征在于该敷料由致密表皮层和多孔支撑层构成，致密表皮层和多孔支撑层一体成型，其中致密表皮层厚度为7-15μm，多孔支撑层总孔体积为4.80-5.24cm³/g，原位生成的纳米TiO₂颗粒均匀分散于整个聚氨酯薄膜中，其粒径为30-150nm。本发明还公开了其制备方法。本发明公开的技术方案巧妙的将溶剂蒸发成膜法、湿法转相成膜法以及纳米粒子原位生成技术进行了有机结合，不仅重新构建了聚氨酯薄膜创伤敷料的结构，弥补了其既有性能的缺陷，大幅提升该产品的综合临床应用价值，而且为制备聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料提供了一种新的方法。

Description

不对称型聚氨酯/纳米TiO2薄膜创伤敷料及其制备方法

技术领域

本发明属于医用创伤敷料及其制备技术领域，具体涉及一种不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料及其制备方法。

背景技术

在烧烫伤、植皮区/供皮区创面、外科手术创面、以及各类溃疡、褥疮、压疮、窦道等难愈型慢性创面的临床治疗中，创伤敷料的使用可对伤口的快速愈合起到极大的促进作用。现代医学认为，一款理想的医用创伤敷料至少应具备如下功能性特点：(1)适度的透湿率(2000-2500g/m^2.24h)，以控制创面分泌组织液的蒸发速率，保证创面处既没有多余组织液的积累又不至于完全脱水结痂(湿润愈合理论)；(2)较高的透气系数，以加快创面与外界环境的氧气/二氧化碳交换，促进伤口自愈过程中细胞的移行和有丝分裂增生；(3)高吸水率，以及时吸收创面处多余的组织液，防止组织浸软、形成水疱甚至细菌感染；(4)高封闭阻隔能力，以抵御外界细菌、污物入侵创面；(5)抑菌性，降低创面发炎感染几率；(6)与创面组织不粘结，以减轻更换敷料时病人的疼痛；(7)无生理毒性，以防止敷料的使用对新生组织造成二次伤害。

迄今为止，在各类人工创伤敷料材料中，聚氨酯薄膜敷料凭借其优异的力学强度、耐磨性、疲劳寿命、耐水解性以及组织/血液相容性广受医务人员和消费者好评，在临床上的应用也日渐增多。然而，当前市面上销售的绝大多数聚氨酯薄膜敷料都是采用单纯的溶剂蒸发技术制造的，其致密的结构往往导致这类产品的透湿率和吸水率过低。例如，3M公司的Johnson-Johnson公司的

以及Smith & Nephew公司的Op

牌号的聚氨酯薄膜敷料，都是当下市面上典型的致密型聚氨酯薄膜敷料，其透湿率分别低至491±44，394±12以及792±32g/m^2.24h，而吸水率则仅为31-46％。在临床应用过程中，过低的透湿率和吸水率都会使组织液大量累积于创面和敷料之间，造成组织浸软甚至细菌感染等严重并发症。另一方面，由于结构完全致密，也使得这类薄膜敷料的透气系数极低，阻碍了伤口与环境之间的气体交换，限制了创面处细胞的移行和有丝分裂增生，不利于伤口的快速愈合。除此之外，由于使用的普通聚氨酯自身并无抑菌活性，因此为了防止创面感染发炎，生产商在制造过程中通常会采用外添加抗生素的方法来赋予聚氨酯薄膜敷料良好的抑菌性。外加的这些抗生素虽然抑菌效果尚佳，但它们往往具有生理毒性，这不可避免会对伤口处的新生组织造成二次伤害。由此可见，传统聚氨酯薄膜敷料由于结构上的缺陷导致其多项性能离理想尚存在较大差距，不能完全满足医用创伤敷料使用要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料。

本发明的另一目的是提供一种不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法。

本发明提供的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料，其特征在于该敷料由致密表皮层和多孔支撑层构成，致密表皮层和多孔支撑层一体成型，其中致密表皮层厚度为7-15μm，多孔支撑层总孔体积为4.80-5.24cm³/g，原位生成的纳米TiO₂颗粒均匀分散于整个聚氨酯薄膜中，其粒径为30-150nm。

本发明提供的上述不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)将1-9份纳米TiO₂前驱体滴加入由0.2-10.5份抑制剂和5-20份溶剂配制而成的混合溶液中，并在25-35℃搅拌15-60分钟，再将所得黄色透明溶液加入100-200份聚氨酯溶液中，并继续在25-35℃下，用频率25-45KHz的超声波振荡15-30分钟，脱泡备用；

(2)将制得的混合物溶液涂覆于离型纸上，涂覆厚度为150-300μm，并立即于40-70℃加热2-10分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入pH值为3.5-6.0的含0-35wt％溶剂的去离子水中凝固5-30分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于30-70℃烘干即可，

其中所述物料的份数均为重量份数。

以上方法中所述纳米TiO₂前驱体选自钛酸乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸正丁酯中的任一种。

以上方法中所述抑制剂选自二乙醇胺、三乙醇胺或乙酰丙酮中的任一种。

以上方法中所述溶剂选自丁酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种。

以上方法中所述聚氨酯溶液选自固含量为25-40wt％的芳香族溶剂型聚氨酯、脂肪族溶剂型聚氨酯或脂环族溶剂型聚氨酯中的任一种。芳香族溶剂型聚氨酯可以选自甲苯二异氰酸酯(TDI)溶剂型聚氨酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)溶剂型聚氨酯或多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)溶剂型聚氨酯中的任一种；脂肪族溶剂型聚氨酯为1，6-己基二异氰酸酯(HDI)溶剂型聚氨酯；脂环族溶剂型聚氨酯可以选自异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)溶剂型聚氨酯、氢化TDI溶剂型聚氨酯或氢化MDI溶剂型聚氨酯中的任一种。以上芳香族溶剂型聚氨酯的合成参考C.P.Chwang，S.N.Lee，J.T.Yeh，C.Y.Chen，D.Y.Chao，J.Appl.Polym.Sci.，2002，86：2002中披露的方法；脂肪族溶剂型聚氨酯和脂环族溶剂型聚氨酯的合成参考D.K.Lee，H.B.Tsai，J.Appl.Polym.Sci.，2000，75：167中披露的方法。

以上方法中所述离型纸选自硅系离型纸、聚丙烯离型纸、聚甲基戊烯离型纸或铬络合物离型纸中的任一种。

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案巧妙的将溶剂蒸发成膜法、湿法转相成膜法以及纳米粒子原位生成技术进行了有机结合，不仅重新构建了聚氨酯薄膜创伤敷料的结构，弥补了其既有性能的缺陷，大幅提升这种产品的综合临床应用价值，而且为制备聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料提供了一种新的方法。

因为，首先在溶剂蒸发成膜过程中，随着溶剂的蒸发，聚氨酯液膜表面的大分子链紧密堆积形成致密表皮层，而在随后的湿法凝固过程中，由于聚氨酯不溶于水，而溶剂丁酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺与水可以互溶，因此水将不断从致密表皮层以下的树脂液膜中萃取出溶剂使其进入水相，而水则进入液膜中诱导均匀的聚氨酯溶液相分离产生一个聚氨酯富相和一个聚氨酯贫相，前者最终生成敷料支撑层的骨架结构，而后者则变成孔洞镶嵌其中。与此同时，聚氨酯中的纳米TiO₂前驱体在凝固水的酸引发下发生水解-缩聚反应，并于敷料中原位生成纳米级TiO₂颗粒(纳米粒子原位生成)。

其次，由于本发明所获得的是一种不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料，其结构不仅特殊，且还含有原位生成的纳米TiO₂。其中致密的表皮层可有效抵御外界细菌、污物的入侵，为创面的愈合创造一个封闭洁净的微环境；多孔支撑层则具有强吸水能力(可＞560％)，当其与创面接触时可及时吸收多余的组织液，防止组织液累积造成组织浸软、细菌感染等并发症；而含有的纳米TiO₂因具有光催化活性，当其吸收一定波长的紫外线后，可产生氢氧自由基(OH·)和超氧离子(O₂ ^-)等活性氧化剂，进而赋予了敷料优异的抑菌性(＞82％)。与此同时，在表皮层、支撑层以及纳米TiO₂粒子的协同作用下，这种薄膜创伤敷料的透气系数不仅是传统致密型聚氨酯薄膜创伤敷料的5-8倍，使伤口与环境之间能进行有效的气体交换，有利于创面处细胞的移行和有丝分裂增生，加快伤口的愈合速率，而且透湿率可达2000-2500g/m^2.24h的理想范围，既可使伤口在愈合过程中始终处于湿润状态，又不会与创面组织发生粘结，导致移除时引起病人疼痛。除此之外，因聚氨酯基体与原位生成的纳米TiO₂均无生理毒性，在临床使用时不会对新生组织造成二次伤害。

再次，由于本发明所获得的薄膜创伤敷料的致密表皮层和多孔支撑层是一体成型，层间无需像其它多层复合型创伤敷料样需粘接剂粘接，其结构更加牢固，使用寿命更长；加之在本发明中，因纳米粒子的原位生成与多孔支撑层的湿法凝固成形是同步进行的，不仅使制造工艺更加简单，也避免了采用传统外添加纳米粉体法制备聚合物基纳米复合材料的两大缺陷，即工艺复杂(纳米粒子需表面改性、物理共混耗时耗能等)且纳米粒子容易团聚而失活。与此同时，因制备时加入的抑制剂可有效降低高活性纳米TiO₂前驱体的水解-缩聚反应速率，而聚氨酯基体在空间上也可以限制纳米TiO₂的过度生长，因而确保了原位生成的无机粒子尺寸维持在纳米级，从而还可使其显现出纳米材料的特性。

附图说明

图1为本发明不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的截面形貌的扫描电镜图(测试仪器：S-520型扫描电镜，日本日立公司)。由该图可见，该敷料同时具有一个致密表皮层和一个多孔支撑层。

图2为本发明不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料中原位生成的纳米TiO₂形貌扫描电镜图(测试仪器：S-520型扫描电镜，日本日立公司)。由该图可见，原位生成的纳米TiO₂均匀分散于聚氨酯基体中，其粒径为30-150nm。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

值得说明的是，以下实施例所用物料的份数均为重量份。

实施例1

将1份钛酸乙酯滴加入由0.2份二乙醇胺和15份丁酮配制而成的混合溶液中，并在30℃搅拌25分钟，再将所得黄色透明溶液加入100份固含量为25wt％的MDI溶剂型聚氨酯溶液中，并继续在30℃下，用频率35KHz的超声波振荡20分钟，脱泡备用；

将制得的混合物溶液涂覆于硅系离型纸上，涂覆厚度为150μm，并立即于40℃加热2分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入pH值为4.5的去离子水中凝固30分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于40℃烘干即可。

实施例2

将9份钛酸正丁酯滴加入由10.5份乙酰丙酮和15份N，N-二甲基甲酰胺配制而成的混合溶液中，并在35℃搅拌45分钟，再将所得黄色透明溶液加入200份固含量为40wt％的氢化MDI溶剂型聚氨酯溶液中，并继续在35℃下，用频率30KHz的超声波振荡30分钟，脱泡备用；

将制得的混合物溶液涂覆于铬络合物离型纸上，涂覆厚度为150μm，并立即于70℃加热10分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入含35wt％N，N-二甲基甲酰胺的pH值为6.0的去离子水中凝固5分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于70℃烘干即可。

实施例3

将6份钛酸正丁酯滴加入由6.2份三乙醇胺和5份N，N-二甲基乙酰胺配制而成的混合溶液中，并在30℃搅拌60分钟，再将所得黄色透明溶液加入200份固含量为35wt％的IPDI溶剂型聚氨酯溶液中，并继续在30℃下，用频率45KHz的超声波振荡20分钟，脱泡备用；

将制得的混合物溶液涂覆于聚甲基戊烯离型纸上，涂覆厚度为150μm，并立即于60℃加热8分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入含25wt％N，N-二甲基乙酰胺的pH值为5.5的去离子水中凝固10分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于30℃烘干即可。

实施例4

将3份钛酸四异丙酯滴加入由2.6份三乙醇胺和20份环己酮配制而成的混合溶液中，并在25℃搅拌15分钟，再将所得黄色透明溶液加入150份固含量为30wt％的HDI溶剂型聚氨酯溶液中，并继续在25℃下，用频率25KHz的超声波振荡15分钟，脱泡备用；

将制得的混合物溶液涂覆于聚丙烯离型纸上，涂覆厚度为150μm，并立即于50℃加热4分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入含10wt％环己酮的pH值为3.5的去离子水中凝固20分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于60℃烘干即可。

为了考察本发明制备的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的结构/性能，本发明采用扫描电镜观察了这些薄膜创伤敷料的致密表皮层厚度和纳米TiO₂粒径；采用低温氮吸附法测定了薄膜创伤敷料的总孔体积；采用倒杯法测定薄膜创伤敷料的透湿率；采用压差法测定薄膜创伤敷料的透O₂系数和透CO₂系数；以样品吸水前后质量的变化率计算了其吸水率；按照GB15979-2002测定了抑菌率。同时还将商标为

的传统致密型聚氨酯薄膜创伤敷料作为对比例测试了相应的性能。所有的测试结果见下表。

Claims (10)

1.不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料，其特征在于该敷料由致密表皮层和多孔支撑层构成，致密表皮层和多孔支撑层一体成型，其中致密表皮层厚度为7-15μm，多孔支撑层总孔体积为4.80-5.24cm³/g，原位生成的纳米TiO₂颗粒均匀分散于整个聚氨酯薄膜中，其粒径为30-150nm。

2.根据权利要求1所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下：

(1)将1-9份纳米TiO₂前驱体滴加入由0.2-10.5份抑制剂和5-20份溶剂配制而成的混合溶液中，并在25-35℃搅拌15-60分钟，再将所得黄色透明溶液加入100-200份聚氨酯溶液中，并继续在25-35℃下，用频率25-45KHz的超声波振荡15-30分钟，脱泡备用；

(2)将制得的混合物溶液涂覆于离型纸上，涂覆厚度为150-300μm，并立即于40-70℃加热2-10分钟使液膜表面溶剂蒸发形成致密表皮层后，再将其整体浸入pH值为3.5-6.0的含0-35wt％溶剂的去离子水中凝固5-30分钟，将凝固成形后的薄膜敷料从离型纸上剥离，再用去离子水充分水洗并于30-70℃烘干即可，

其中所述物料的份数均为重量份数。

3.根据权利要求2所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述纳米TiO₂前驱体选自钛酸乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸正丁酯中的任一种。

4.根据权利要求2或3所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述抑制剂选自二乙醇胺、三乙醇胺或乙酰丙酮中的任一种。

5.根据权利要求2或3所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述溶剂选自丁酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种。

6.根据权利要求4所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述溶剂选自丁酮、环己酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二甲基甲酰胺中的任一种。

7.根据权利要求2或3所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述聚氨酯溶液选自固含量为25-40wt％的芳香族溶剂型聚氨酯、脂肪族溶剂型聚氨酯或脂环族溶剂型聚氨酯中的任一种。

8.根据权利要求6所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述聚氨酯溶液选自固含量为25-40wt％的芳香族溶剂型聚氨酯、脂肪族溶剂型聚氨酯或脂环族溶剂型聚氨酯中的任一种。

9.根据权利要求2或3所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述离型纸选自硅系离型纸、聚丙烯离型纸、聚甲基戊烯离型纸或铬络合物离型纸中的任一种。

10.根据权利要求8所述的不对称型聚氨酯/纳米TiO₂薄膜创伤敷料的制备方法，其特征在于该方法中所述离型纸选自硅系离型纸、聚丙烯离型纸、聚甲基戊烯离型纸或铬络合物离型纸中的任一种。

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