CN102813954A

CN102813954A - 高吸水性抗菌敷材

Info

Publication number: CN102813954A
Application number: CN2011101632946A
Authority: CN
Inventors: 黄若暐; 范姜美婷
Original assignee: Far Eastern New Century Corp
Current assignee: Far Eastern New Century Corp
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明是有关于一种高吸水性抗菌敷材，包含一高吸水性纤维基材及一抗菌背层，其中，高吸水性纤维基材具有多条纤维，且该等纤维是由一带负电的聚合物所构成，而抗菌背层是由一带正电的聚合物所构成。该抗菌背层是借由该带正电的聚合物与该带负电的聚合物间的正负电相吸作用而与该高分子纤维基材的上层部相结合，且该带正电的聚合物是附着于该高分子纤维基材的上层部的纤维表面上。本发明高吸水性抗菌敷材吸水性佳、具有抗菌性且天然而具有环保性。

Description

高吸水性抗菌敷材

技术领域

本发明涉及一种抗菌敷材，特别是涉及一种高吸水性的抗菌敷材。

背景技术

一般常见的高吸水性材料主要有两类：第一类是以丙烯酸系化合物为主，此类型的高吸水性材料虽然其价格便宜，且具有不错的吸水性，但是由于其不具生物可分解性，在环境中不易被微生物分解，因此将其弃置于环境中或掩埋于土壤中均会对环境造成危害，且作为伤口敷材时的生物相容性也不佳，易产生过敏排斥反应。而另一类则是以碳水化合物为主，如淀粉、几丁聚醣、海藻酸钠及羧基甲基纤维素(carboxymethyl cellulose；CMC)等多醣类材料，此类天然材料具有良好的生物相容性，但是其对于水的吸收倍率有限，所以当伤口所流出的渗出液过多时，伤口周围的原先未受伤的皮肤会因为长期处于潮湿的环境下，产生浮肿甚至溃烂的现象，或是影响该敷材的粘贴性，使其容易脱落。

现有敷材大多是紧实的膜层结构，但是近年来发现具有纤维结构的材料，由于与水的接触面积大且具有毛细现象，有助于吸水与排除伤口渗液，故目前的研究方向大多着重于发展纤维类型的敷材。例如：US 6,075,177即公开一种天然的伤口敷材，该伤口敷材的伤口接触表面的材质主要是由羧基甲基纤维素(carboxymethylcellulose)长丝所构成，且可以吸收相当于其自身重量的15倍的含盐水溶液，但是对于有大量渗液的伤口而言仍是略显不足，而且若是该伤口敷材又没有足够的抗菌成分，敷材便很容易在吸收渗液后，因细菌孳生而使伤口感染发炎。

US 6,458,460则是公开一种含有至少两种纤维的敷材，而该敷材主要是由一种经改质的纤维素凝胶成型纤维(gel-forming fiber)与一种海藻酸盐类凝胶成型纤维为主体，其纤维结构与伤口的接触面积会比现有膜层结构来得大，故与其相较下，吸收速度确实有提升，但纤维素与海藻酸钠本身的吸水能力不强，在其重量的20倍以内，因此，仍无法有效地吸收渗液，且也没有抗菌效果。

现有常见使敷材具有抗菌性的方式就是在敷材中加入银，如US7,576,255、US 7,329,417及US 7,323,614专利案皆是于不同材质的敷材上添加银以使其具有抗菌效果。银的抗菌原理为在破坏细菌细胞膜后，迅速与细菌体中的硫氢基结合，进而产生抗菌作用，但是银也会对人体造成毒害，故在使用上仍有风险存在。此外，外添加银的方式，银易自敷材上剥离，致使此种敷材的抗菌性降低或丧失。

因此，仍有需要发展出一种天然、具抗菌性且吸水性佳的高吸水性抗菌敷材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然、具有抗菌性且吸水性佳的高吸水性抗菌敷材。本发明高吸水性抗菌敷材，包含一高吸水性纤维基材及一抗菌背层。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高吸水性抗菌敷材，其包含：一高吸水性纤维基材，具有多条纤维，且所述纤维是由一带负电的聚合物所构成，该带负电的聚合物是选自于聚麸胺酸、聚麸胺酸的衍生物、聚天门冬胺酸、聚天门冬胺酸的衍生物，或其组合，且该高吸水性纤维基材的单位体积重量为30mg/cm³～220mg/cm³，厚度为0.15cm～0.4cm；及一抗菌背层，至少部分地与该高吸水性纤维基材的一上层部相结合，且是由一带正电的聚合物所构成，该带正电的聚合物是选自于几丁聚醣、几丁聚醣的衍生物，或其组合；且该抗菌背层是借由该带正电的聚合物与该带负电的聚合物间的正负电相吸作用而与该高分子纤维基材的上层部相结合，且该带正电的聚合物是附着于该高分子纤维基材的上层部的纤维表面上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该高吸水性纤维基材的单位体积重量为40mg/cm³～200mg/cm³。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该高吸水性纤维基材的厚度为0.2cm～0.3cm。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该抗菌背层是借由将一含有该带正电的聚合物的溶液涂布于该高吸水性纤维层的一表面上而制得的。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该含有带正电的聚合物的溶液的黏度为200cp～4300cp。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该带正电的聚合物的重量平均分子量为6,600～900,000。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该带正电的聚合物的重量平均分子量为100,000～800,000。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该带正电的聚合物的去乙酰度大于75％。

较佳地，前述的高吸水性抗菌敷材，其中该带正电的聚合物的去乙酰度大于85％。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明高吸水性抗菌敷材至少具有下列优点及有益效果：本发明借由该带正电的聚合物与该带负电的聚合物间的正负电相吸作用，使得该抗菌背层与该高分子纤维基材的上层部有良好的结合性，且因为是使用天然吸水性佳的生物可相容性纤维与具抗菌性的材料，所以制得的敷材具有良好的吸水性与抗菌性，故确实能达成本发明的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是一剖面示意图，显示本发明高吸水性抗菌敷材。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的高吸水性抗菌敷材其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明高吸水性抗菌敷材包含一高吸水性纤维基材及一抗菌背层。

高吸水性纤维基材具有多条纤维，且该等纤维是由一带负电的聚合物所构成，而该带负电的聚合物是选自于聚麸胺酸、聚麸胺酸的衍生物、聚天门冬胺酸、聚天门冬胺酸的衍生物，或其组合，且该高吸水性纤维基材的单位体积重量为30mg/cm³～220mg/cm³，厚度为0.15cm～0.4cm。

市面上所贩售的聚麸胺酸与聚天门冬胺酸类材料，有些会因为要调整其溶解度，会进一步对聚麸胺酸与聚天门冬胺酸进行官能基改质，也就是借由调整其中的羧基(COOH)与COONa的比例来进行改质，借以制得其衍生物。

上述聚麸胺酸的衍生物与聚天门冬胺酸的衍生物除了包含经改质的聚麸胺酸与经改质的聚天门冬胺酸外，还包含聚麸胺酸盐与聚天门冬胺酸盐，例如镁盐、钙盐、钠盐等。

抗菌背层是至少部分地与该高吸水性纤维基材的一上层部相结合，且是由一带正电的聚合物所构成，该带正电的聚合物是选自于几丁聚醣、几丁聚醣的衍生物，或其组合。

该抗菌背层是借由该带正电的聚合物与该带负电的聚合物间的正负电相吸作用而与该高分子纤维基材的上层部相结合，且该带正电的聚合物是附着于该高分子纤维基材的上层部的纤维表面上。

当该高吸水性纤维层的单位体积重量小于30mg/cm³时，代表其中的纤维密度过于稀疏，除了致使纤维表面具有许多空隙外，也可能让所形成的敷材无法达成敷料的基本功能(如无法完全覆盖伤口)；当该高吸水性纤维层的单位体积重量大于220mg/cm³时，代表其中的纤维密度过于密实，则以其制得的抗菌敷材在吸水后，会因膨胀后的大小过大而不符合使用上的需求。更佳地，该高吸水性纤维层的单位体积重量为40mg/cm³-200mg/cm³。

当该高吸水性纤维层的厚度小于0.15cm时，则在制作该抗菌背层时，抗菌背层的材料容易覆盖整个高吸水性纤维层，而非仅与其上层部的纤维结合而已，进而影响到高吸水性纤维层的吸水性；当该高吸水性纤维层的厚度大于0.4cm时，则以其制得的抗菌敷材在吸水后，会因膨胀后的大小过大而不符合使用上的需求。更佳地，该高吸水性纤维层的厚度为0.2cm～0.3cm。

较佳地，该抗菌背层是借由将一含有该带正电的聚合物的溶液涂布于该高吸水性纤维层的一表面上而制得的。

较佳地，该含有带正电的聚合物的溶液的粘度为200cp～4300cp；更佳地，该含有带正电的聚合物的溶液的粘度为240cp～3050cp。当该粘度低于200cp时，代表该溶液中的固含量(即带正电的聚合物的含量)太低，以致于该溶液在与该高吸水性纤维层接触后，无法在纤维表面上形成均匀分布的抗菌背层，进而影响到其抗菌效果；当该粘度高于4300cp时，代表该溶液太过粘稠，会增加操作上的难度，也容易造成抗菌背层无法均匀分布于各纤维表面上，导致干燥后的成品容易产生皱折现象，而敷材型态也较不理想。

较佳地，该带正电的聚合物的重量平均分子量为6,600～900,000；更佳地，该带正电的聚合物的重量平均分子量为100,000～800,000。当该重量平均分子量低于6,600时，其抗菌能力较差；当该重量平均分子量高于900,000时，该带正电的聚合物的溶解度较差，使其难以操作，且要制作重量平均分子量大的带正电的聚合物也较不容易。

较佳地，该带正电的聚合物是选自于几丁聚醣、几丁聚醣的衍生物，或其组合。现有带正电且具有生物可相容性的几丁聚醣衍生物皆可适用于本案。

较佳地，该带正电的聚合物的去乙酰度大于75％；更佳地，该带正电的聚合物的去乙酰度大于85％。当该带正电的聚合物的去乙酰度小于75％，抗菌能力较差。

如图1所示，本发明高吸水性抗菌敷材的一较佳实施例包含一高吸水性纤维基材1及一抗菌背层2。该高分子纤维基材1包括一上层部11与一基层部12。

在本案的具体实施例中，该高吸水性纤维基材中的基层部12是一由聚麸胺酸纤维所构成的片材，而该抗菌背层2是一由几丁聚醣所构成的胶体层，至于高吸水性纤维基材中的上层部11则是由多条表面覆盖有几丁聚醣胶的聚麸胺酸纤维所构成。

本发明高吸水性抗菌敷材的制备方法包含：(a)先将自行制作的纤维材料经过裁切，进而得到一具有特定单位体积重量与厚度的纤维片，以作为上述的高吸水性纤维基材；(b)将具有抗菌性的带正电的聚合物溶于适当的溶液中，以得到一含有带正电的聚合物的溶液；及(c)将该步骤(b)的含有带正电的聚合物的溶液涂布于该步骤(a)的高吸水性纤维基材的一侧面上，或将该步骤(a)的高吸水性纤维基材部分含浸于该步骤(b)的含有带正电的聚合物的溶液，借此得到一具有三层结构(即高吸水性纤维基材的上层部与基层部，以及抗菌背层)的成品，最后再将其干燥，即可得到一本发明高吸水性抗菌敷材。

实施例

本发明将就以下实施例作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。

<化学品来源>

1.聚麸胺酸：购自于味丹；型号为Gamma-PGA Na form。

2.几丁聚醣：购自于Aldrich；品名为Poly(D-glucosamine)。

3.醋酸：购自于景明；分析等级(Analytical grade)。

4.苹果酸：购自于Aldrich；纯度≥99％

<制备聚麸胺酸纤维片>

本案所使用的聚麸胺酸纤维片的制备过程大致是参照TW 201037110一案中公开的方式。发明人利用借由调整滚轮速度及收集时间来调控制得的聚麸胺酸纤维片的单位体积重量(mg/cm³)与厚度(cm)，而各实施例与比较例中的聚麸胺酸纤维片的制备的操作参数如下表1所示。

表1

制备高吸水性抗菌敷材

<实施例1>

实施例1的制备步骤如下：

(1)以上述制备聚麸胺酸纤维片的方式制作出一单位体积重量为67mg/cm³且厚度为0.3cm的聚麸胺酸纤维片。

(2)将适量的去乙酰度为95％且Mw＝350,000的几丁聚醣溶于适量的1wt％的醋酸水溶液中，以得到一浓度为1wt％的几丁聚醣溶液，其粘度为916cp。

(3)将步骤(2)的几丁聚醣溶液倒入一培养盘中，使其厚度不超过1.5mm，并确定其均匀平铺于该培养盘底部后，再将步骤(1)的聚麸胺酸纤维片放入，并在静置十分钟后，以氢氧化钠溶液冲洗数次中和成中性，再将该聚麸胺酸纤维片浸于纯水中，历时30分钟(测得纯水的pH值介于6～8即可)，最后将其置于一温度为60℃的烘箱内2小时进行干燥，即得到一具有聚麸胺酸纤维基材与几丁聚醣背层的本发明高吸水性抗菌敷材。

<实施例2至7>

实施例2至7分别是以与实施例1相同的步骤制备本发明高吸水性抗菌敷材，不同的地方在于：各步骤中的操作参数不尽相同，而该等数据如下表2所示。

<比较例1与2>

比较例1与2分别是以与实施例1相同的步骤制备抗菌敷材，不同的地方在于：各步骤中的操作参数不尽相同，而该等数据如下表2所示。

表2

<比较例3与4>

比较例3与4分别是以与实施例1相似的步骤制备抗菌敷材，不同的地方在于：比较例3是以一体积重量为67mg/cm³且厚度为0.3cm的棉花纤维(购自于强利有限公司，棉垫5″×8″)。

取代实施例1中的聚麸胺酸纤维片；比较例4是以一天然抗菌剂柑橘萃取物(Citrofresh)(购自于Citrofresh公司)取代实施例1中的几丁聚醣溶液。

<比较例5>

比较例5是以与实施例1相似的步骤制备抗菌敷材，不同的地方在于：比较例5的步骤(1)是制备一聚麸胺酸薄膜，并以此聚麸胺酸薄膜取代实施例1中的聚麸胺酸纤维片，该步骤是先配制一浓度为20wt％的聚麸胺酸水溶液，并于该水溶液中加入适量的乙二醇二缩水甘油醚(Ethylene glycoldiglycidyl ether)，使其浓度为6μL/g，接着，在温度为60℃且搅拌速度为50rpm的环境下反应，并于历时1小时后获得一涂液。将两片厚度0.5cm的间隙片平行间隔设置于玻璃片上并进行涂布，再放置于60℃的烘箱中。12小时后取出并移除两间隙片，即可得到一形成于该玻璃片上且厚度为0.15cm的聚麸胺酸薄膜。

抗菌测试

[菌株的培养]

从一保存的琼脂培养基上挑选出一单一菌落(single colony)的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(BCRC Number 15211)，并将其接种至一含有2000μL的LB肉汤培养液(LB broth)的15mL的离心管中，接着将该离心管震荡历时10分钟以充分散浮菌体，继而将所形成的库存(stock)菌液以LB肉汤培养液进行10倍连续稀释(10-fold serial dilution)，以得到具有不同稀释倍数(10^-1、10^-2、10^-3、10^-4以及10^-5倍)的经稀释的菌液。接着，将100μL的具有不同稀释倍数的菌液分别接种至不同的琼脂培养基上并以三角玻璃棒予以均匀地涂布。接着，将涂布有菌液的琼脂培养基置于37℃的培养箱中进行培养，历时14～24小时。根据经计算的琼脂培养基的菌落形成单位，取适量库存菌液以灭菌水调整菌液浓度，以得到一浓度为106～107CFU/mL的试验菌液。

[抗菌定性测试]

将100μL的上述试验菌液分别接种至不同的琼脂培养基上并以三角玻璃棒予以均匀地涂布。接着，将实施例1～7以及比较例3及4所制得的样品分别制造成一锭状物，并分别以几丁聚醣背层朝下水平地贴在上述含有试验菌液的琼脂培养基上，继而将该等琼脂培养基置于37℃的培养箱中进行培养历时14～24小时。接着，观察该等锭状物表面及其周围的菌落生长状况，其结果如下表3所示，此实验被重复进行两次。

此外，为了进一步证实本发明高吸水性抗菌敷材中的纤维基材与抗菌背层是紧密结合，发明人还设计另一组抗菌定性测试，其是先以蒸馏水分别冲洗实施例1及比较例3与4的锭状物10次后，再以前述相同的方式进行培养与观察，其结果如下表3所示。

表3

【注】「◎」代表没有观察到菌落，该样品有不错的抗菌效果；「○」代表有些许菌落生成，该样品有抗菌效果；「Δ」代表菌落的生成量比「○」多，该样品的抗菌效果稍差，但是仍具有抗菌性；「×」代表有大量菌落生成，该样品没有抗菌效果；而「-」代表未进行测试。

从表3的结果可知，实施例1～7的样品皆具有抗菌效果，此外，由上述数据还可看出高吸水性纤维基材的单位体积重量与厚度，以及几丁聚醣的重量平均分子量与去乙酰度都会对样品的抗菌效果有影响。

再者，从比较例3与4的样品的测试结果，可以看出若是纤维基材与抗菌剂结合强度不够时，抗菌剂会因为被水冲刷而流失，进而导致抗菌效果不佳，然，实施例1的样品，在经过水洗后，仍有良好的抗菌效果，因为其中的纤维基材与抗菌背层结合强度高。

吸水性测试

在吸水率的测试中，发明人是先测量实施例1与2以及比较例3与5的抗菌敷材吸水前的重量后，再将该等抗菌敷材浸置于过量的去离子水中30秒，待其充分吸水后，取出敷材，待无水份自敷材滴落，立即利用水分测定仪(moisture analyzer；购自于A&D；型号为MX-50)烘干测量其含水量。接着，量测该等抗菌敷材吸水后的重量，并借由下式(I)计算出各抗菌敷材可吸收多少倍本身重量的水分，其结果如下表4所示。

(吸水后重量-吸水前重量)/吸水前重量(I)

表4

	实施例1	实施例2	比较例3	比较例5
					吸水倍数	92.7	125.1	8.25	1.96

由表4可以看出，实施例1与2的抗菌敷材的吸水能力远比比较例3与5来得好。另，由比较例3的结果也可知，以聚麸胺酸纤维制成的高吸水性敷材，吸水倍数较一般棉花纤维高出许多，而由比较例5的结果也可知，除了敷材的材质对于吸水性有影响外，敷材的结构也会影响其吸水性。以同样尺寸来看，纤维结构的敷材的接触面积远比薄膜结构来得大，而与水接触面积越大的敷材，越能快速地传导水分，并使渗出物快速地被移除，避免伤口过于湿润，而引起周围皮肤溃烂及细菌孳生等问题。

综上所述，本发明借由正负电相吸原理来增强该抗菌背层与该高分子纤维基材的上层部间的结合强度，且因为是使用天然吸水性佳的生物可相容性纤维与具抗菌性的材料，所以制得的敷材具有良好的吸水性与抗菌性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种高吸水性抗菌敷材，其特征在于其包含：

一高吸水性纤维基材，具有多条纤维，且所述纤维是由一带负电的聚合物所构成，该带负电的聚合物是选自于聚麸胺酸、聚麸胺酸的衍生物、聚天门冬胺酸、聚天门冬胺酸的衍生物，或其组合，且该高吸水性纤维基材的单位体积重量为30mg/cm³～220mg/cm³，厚度为0.15cm～0.4cm；及

一抗菌背层，至少部分地与该高吸水性纤维基材的一上层部相结合，且是由一带正电的聚合物所构成，该带正电的聚合物是选自于几丁聚醣、几丁聚醣的衍生物，或其组合；且

2.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该高吸水性纤维基材的单位体积重量为40mg/cm³～200mg/cm³。

3.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该高吸水性纤维基材的厚度为0.2cm～0.3cm。

4.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该抗菌背层是借由将一含有该带正电的聚合物的溶液涂布于该高吸水性纤维层的一表面上而制得的。

5.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该含有带正电的聚合物的溶液的黏度为200cp～4300cp。

6.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该带正电的聚合物的重量平均分子量为6,600～900,000。

7.根据权利要求6所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该带正电的聚合物的重量平均分子量为100,000～800,000。

8.根据权利要求1所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该带正电的聚合物的去乙酰度大于75％。

9.根据权利要求8所述的高吸水性抗菌敷材，其特征在于：该带正电的聚合物的去乙酰度大于85％。