CN105497969A

CN105497969A - 一种多层复合膜敷料及其制备方法

Info

Publication number: CN105497969A
Application number: CN201410499505.7A
Authority: CN
Inventors: 胡金莲; 谭淋; 韩建平
Original assignee: POLYU RESEARCH BASE (SHENZHEN) Co Ltd
Current assignee: POLYU RESEARCH BASE (SHENZHEN) Co Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明公开了一种多层复合膜敷料，包括明胶层和聚氨酯层，所述明胶膜层和/或聚氨酯膜层为纳米纤维材料，所述聚氨酯膜层包含抗菌组分。该多层复合膜敷料的制备方法，包括以制备好的明胶膜层或聚氨酯膜层为基底连续制备聚氨酯膜层或明胶膜层的步骤，或包括分别明胶膜层和聚氨酯膜层后进行热压的步骤。本发明提供的多层复合膜敷料具有多层结构，不同层之间互不干涉且互相协同完成多种功能，具备较好的广谱抗菌活性、止血性能、透气性、细胞相容性、吸液率、表面防水性能、水蒸气透过率等性能。本发明的多层复合膜敷料的制备方法操作步骤十分简单，同时操作工艺也十分容易掌握。

Description

一种多层复合膜敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子膜材料领域，尤其涉及一种可以作为医用伤口敷料使用复合膜。

背景技术

我国目前的敷料大多处于中、低端水平，国际议价定价能力低。目前高端的新型医用敷料超过300个品种，大致可以分为四大类：高端湿性敷料（主要包括泡沫、水胶体、透明膜、水凝胶、海藻素、水化纤维），抗菌敷料（主要包括银系、锌系、碘系、天然产物添加系、抗菌高分子系、抗生素系），真空闭合伤口治疗VAC以及纳米纤维敷料。然而，目前全球高端生物医用敷料市场主要被欧洲以及美国的30多家企业所占据（欧洲占41%，北美占39%），如3M, AcryMed, Inc., Coloplast, Kendall Healthcare, Kinetic Concepts, Smith&Nephew, Carrington等，这些公司产品基本遍布于中国市场，且价格昂贵。而对于国内企业，如深圳奥美医疗、稳健医疗、绍兴振德医用敷料等企业，其主要产品仍是传统敷料。目前，成长期相对较短的高端敷料：纳米纤维敷料，已经开始受到国内外相关研究者以及企业家的广泛关注。然而，国外已经开始纳米纤维产业化、规模化，并将其用于生产高端的创伤护理、皮肤再生并具有定向药物释放功能的生物医用敷料。且出现主要基于胶原蛋白类的相关市场产品（如IntegraTM，NanacellTM，Apligraf®等），而我国还没有自主研发的纳米纤维类伤口敷料。

纳米纤维由于其具备类似细胞外基质的结构与组分，其纤维组分可设计，尺寸与孔隙率可控。此外在纳米纤维的制备过程中，可以通过人为添加伤口修复所需因子，如抗菌因子、生长因子等，从而得到可促进伤口修复的功能性纳米纤维。根据目前关于纳米敷料基础研究报道，天然的蛋白高分子（如胶原蛋白、明胶等）以及多糖高分子（如藻酸盐、纤维素等）相对合成高分子更备受青睐，然而对于部分研究者为增强其机械强度、可纺性能或阻水性能等，部分合成高分子（如聚氨酯、聚己内酯、聚乙二醇等）也常常被采用。Lin等选用共纺胶原蛋白与玉米蛋白，并在电纺溶液中添加具备抗菌性的小檗碱药物，通过尝试在动物模型上的研究，表明胶原蛋白/玉米蛋白纳米纤维膜有助于伤口的修复（Lin J, et al. ACS applied materials & interfaces, 2012, 4(2): 1050-1057.）；Liu等利用溶液喷吹的方式获得壳聚糖/聚乙烯醇的凝胶纤维膜，该凝胶纤维膜在吸液性以及在抗菌性表现突出，有助于伤口渗出液的吸附并促进伤口修复（Liu R, et al. Carbohydrate polymers, 2014, 101: 1116-1121）；同样基于壳聚糖/聚乙烯醇体系，Abdelgawad等添加纳米银离子于体系中，并通过戊二醛交联而得到一种可适用的抗菌敷料（Abdelgawad A M, et al. Carbohydrate polymers, 2014, 100: 166-178.）；Unnithan等通过静电纺丝技术获得聚氨酯-纤维素-玉米蛋白的复合纳米纤维膜，在制备过程中，添加硫酸链霉素作为抗菌因子，最终获得的复合纳米纤维具有很好的抗菌性以及阻水性能，且相对于纯聚氨酯纳米纤维膜，复合膜具有更好的止血性能（Unnithan A R. et al. Carbohydrate polymers, 2014, 102: 884-892.）。基于以上研究分析，同时结合目前市场需求与发展，纳米纤维敷料定将是未来敷料发展的重点方向。此外，优良抗菌性能属于纳米纤维敷料发展的一个重要考量因素。

然而，对于现有报道或生产的纳米纤维膜当被用于伤口敷料时，也往往存在一些不足之处：其功能较为局限或单一，功能之间不能互补或同时存在。如抗菌性与细胞毒性之间的矛盾；吸液率与阻水性之间的矛盾等问题。因此，通过材料与制备方式的选取，以及结构上的设计，发明具有多功能的敷料具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有多种功能的多层复合膜敷料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多层复合膜敷料，包括明胶层和聚氨酯层，所述明胶膜层和/或聚氨酯膜层为纳米纤维材料，所述聚氨酯膜层包含抗菌组分。

优选的，所述明胶膜层和聚氨酯膜层都为纳米纤维材料。

所述明胶膜层的明胶的分子量为1000~50000，Bloom值为100~300。

所述聚氨酯膜层的聚氨酯的分子量为50000~300000，其膜水接触角大于130度。

明胶层以及聚氨酯层的总厚度在0.05~2 毫米之间，其中聚氨酯层厚度不低于0.03毫米。此外，本发明还提供制备上述多层复合膜敷料的制备方法，其技术方案是：

一种多层复合膜敷料的制备方法，包括以制备好的明胶膜层或聚氨酯膜层为基底连续制备聚氨酯膜层或明胶膜层的步骤，或包括分别明胶膜层和聚氨酯膜层后进行热压的步骤。

所述明胶膜层的制备方法包括：将明胶溶液通过流延或静电纺丝技术制得的步骤。

所述明胶膜层的制备方法还包括使用交联剂进行交联的步骤，所述明胶溶液中明胶质量与溶剂质量的比为15-25%，所述溶剂为甲酸、乙酸、甲酸-水共溶剂或乙酸-水共溶剂，所述的交联剂选用戊二醛、京尼平或乙二醛。

优选的，所述明胶膜层采用静电纺丝技术制备，参数是：电压为10-30kv、喷头与收集板距离为8-20cm、收集板转数为20-100rpm、流速0.2~5.0 ml/h、温度为16-28℃、湿度为20%-60%。

所述聚氨酯膜层的制备方法包括：将聚氨酯以及抗菌组分混合溶解后的均相溶液通过流延或静电纺丝技术制得的步骤。

所述抗菌组分选用硝酸银、硫酸银、阿莫西林、盐酸强力霉素或氨苄青霉素中的一种，所述抗菌组分质量与聚氨酯和抗菌组分总质量的比为（1-20）：100；所述均相溶液中聚氨酯和抗菌组分总质量与溶剂质量的比为5-20%，所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺-二甲基乙酰胺共溶剂。

优选的，所述聚氨酯膜层采用静电纺丝技术制备，参数是：电压为10-30kv、喷头与收集板距离为8-20cm、收集板转数为20-200rpm、流速0.2~5.0 ml/h、温度为16-28℃、湿度为20%-60%。

与现有技术相比较，本发明提供的多层复合膜敷料具有多层结构，不同层之间互不干涉且互相协同完成多种功能，具备较好的广谱抗菌活性、止血性能、透气性、细胞相容性、吸液率、表面防水性能、水蒸气透过率等性能。本发明的多层复合膜敷料的制备方法操作步骤十分简单，同时操作工艺也十分容易掌握。本发明在医用伤口敷料领域具备可观的潜在应用和商业价值。

附图说明

图1为本发明多层复合膜敷料的聚氨酯膜层在加速电压为15kv、倍数为5000倍、尺度是5微米的电镜照片；

图2为本发明多层复合膜敷料的聚氨酯膜层在加速电压为15kv、倍数为20000倍、尺度是1微米的电镜照片；

图3为本发明多层复合膜敷料的聚氨酯膜层纳米纤维膜的尺寸分布图；

图4为本发明多层复合膜敷料的明胶膜层在加速电压为15kv、倍数为5000倍、尺度是5微米的电镜照片；

图5为本发明多层复合膜敷料的明胶膜层在加速电压为15kv、倍数为20000倍、尺度是1微米的电镜照片；

图6为本发明多层复合膜敷料的明胶膜层纳米纤维膜的尺寸分布图；

图7为本发明多层复合膜敷料的接触角测试图；

图8为本发明多层复合膜敷料的止血性能测试图；

图9为本发明多层复合膜敷料的抗菌性能测试图；

图10为本发明多层复合膜敷料的细胞相容性测试图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

在以下各实施案例中的含量或浓度，除特别说明外，均为重量含量或重量浓度。

实施例1（聚氨酯流延膜+明胶纳米纤维膜）：

称量0.78g分子量为200000的聚氨酯，0.078g阿莫西林，共同溶解于8.5g的二甲基甲酰胺溶剂中，之后形成10*10cm的薄膜。之后称取1.0g分子量为30000、Bloom值为200的明胶，溶解于5g甲酸溶剂中，通过静电纺丝技术在上述聚氨酯薄膜上进行纤维收集，电纺参数为：电压为15kv、喷头与收集板距离为10cm、收集板转数为10rpm、流速为2ml/h、温度为22±2℃、湿度为35±3%。最后环境自然干燥。

实施例2（聚氨酯纳米纤维膜+明胶纳米纤维膜）：

称量1.0g分子量为100000的聚氨酯，0.1g氨苄青霉素，共同溶解于10g的二甲基甲酰胺溶剂中，所获均相溶液通过静电纺丝技术制备聚氨酯薄纳米纤维膜，电纺参数为：电压为10kv、喷头与收集板距离为15cm、收集板转数为100rpm、流速为1ml/h、温度为30±2℃、湿度为30±2%。之后称取0.8 g分子量为50000、Bloom值为300的明胶，溶解于6 g水中，直接在上述聚氨酯薄纳米纤维膜上连续静电纺丝，电纺参数为：电压为15kv、喷头与收集板距离为20cm、收集板转数为20rpm、流速为1ml/h、温度为30±2℃、湿度为30±2%，所得到的明胶纳米纤维膜采用乙二醛进行交联12h。最后环境自然干燥。

实施例3（聚氨酯纳米纤维膜+明胶流延膜）：

称量1.2 g分子量为150000的聚氨酯，0.06g硝酸银，共同溶解于20 g的二甲基乙酰胺溶剂中，所获均相溶液通过静电纺丝技术制备聚氨酯薄纳米纤维膜，电纺参数为：电压为15kv、喷头与收集板距离为15cm、收集板转数为50rpm、流速为4ml/h、温度为28±2℃、湿度为40±3%。之后称取0.6g分子量为50000、Bloom值为100的明胶，溶解于10g水中，直接在上述聚氨酯薄纳米纤维膜上通过流延法形成10*10cm薄膜，随后用戊二醛进行交联12h。最后环境自然干燥。

实施例4（聚氨酯纳米纤维膜+明胶纳米纤维膜）：

称量0.6 g分子量为300000的聚氨酯，0.03g硝硫酸银，共同溶解于10 g的二甲基甲酰胺溶剂中，所获均相溶液通过静电纺丝技术制备聚氨酯薄纳米纤维膜，电纺参数为：电压为18kv、喷头与收集板距离为20cm、收集板转数为50rpm、流速为2ml/h、温度为28±2℃、湿度为40±2%。之后称取0.8 g分子量为50000、Bloom值为300的明胶，溶解于6 g水中，直接在上述聚氨酯薄纳米纤维膜上连续静电纺丝，电纺参数为：电压为18kv、喷头与收集板距离为20cm、收集板转数为50rpm、流速为1ml/h、温度为28±2℃、湿度为40±2%。最后环境自然干燥。

实施例5（聚氨酯纳米纤维膜+明胶纳米纤维膜）：

称量1.0g分子量为200000的聚氨酯，0.05g盐酸强力霉素，共同溶解于10g的二甲基甲酰胺溶剂中，所获均相溶液通过静电纺丝技术制备聚氨酯薄纳米纤维膜，电纺参数为：电压为25kv、喷头与收集板距离为20cm、收集板转数为200rpm、流速为5ml/h、温度为28±2℃、湿度为40±2%。之后称取0.8 g分子量为50000、Bloom值为300的明胶，溶解于6 g水中，直接在上述聚氨酯薄纳米纤维膜上连续静电纺丝，电纺参数为：电压为15kv、喷头与收集板距离为20cm、收集板转数为150rpm、流速为1ml/h、温度为28±2℃、湿度为40±2%，所得到的明胶纳米纤维膜采用京尼平进行交联12h。最后环境自然干燥。

在实施例1-5中，聚氨酯膜层要实现高效的阻菌性的同时不影响到伤口细胞的生长恢复；明胶膜层要实现吸液性/止血性/透气性/细胞相容性等功能。

使用型号为“JEOL Model JSM-6490”的扫描电镜对实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料进行测定，结果请见图1-6，可知本发明的多层复合膜敷料具有很好的纤维形态。

使用型号为“Contact Angle System SCA 20, from DataPhysics Instrument GmbH, Germany”的接触角测试仪对实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料进行测定，结果请见图7。可知本发明的多层复合膜敷料兼具阻水和亲水性能。

实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料止血性能测试请见图8，可知本发明的纳米纤维复合膜具有优异的止血性能。

实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料的抗菌测试请见图9，可知本发明的纳米纤维复合膜具有优异的抗菌性能。

实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料的细胞相容性测试请见图10，可知本发明的纳米纤维复合膜具有优异的细胞相容性。

实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料的透气性采用水蒸气透过性实验检测，采用以下公式计算：

WVTR of CNMs (mg cm^-2 h^-1) =

其中“WVTR”是指水蒸气透过性，“Water weight change”是指水的重量改变，“CNMs exposure area”是遮盖于水上方的本发明的纳米纤维复合膜的暴露面积，“exposure time”是指暴露时间。

结果是：WVP=3~8 mg.cm^-2.h^-1，透气性良好。

实施例2、4、5制得的多层复合膜敷料的吸液率采用PBS缓冲液吸收进行检测，采用以下公式计算：

WAR(%) = (Wwet−Wdry)/Wdry×100

其中“WAR”是指吸液率，“W_wet”是指吸满PBS缓冲液的本发明的纳米纤维复合膜的重量，“W_dry”是指干燥状态下的本发明的纳米纤维复合膜的重量。

结果是：WAR(%)=100~300，吸液率良好。

可以理解的，使用连续制备法制备本发明的多层复合膜敷料比热压法更简易，为优选方案。此外，纳米纤维膜与流延膜等其他类型的膜材料相比，纳米纤维膜由于具有表面效应等特点使得纳米纤维膜在部分物理特性上更加优良。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本发明的保护范围以权利要求书为准。本领域的普通技术人员可以根据本发明的公开内容，对本发明的具体实施例或参数等作出各种改变以实施本发明，而不必付出创造性的劳动。

Claims

1.一种多层复合膜敷料，其特征在于：包括明胶层和聚氨酯层，所述明胶膜层和/或聚氨酯膜层为纳米纤维材料，所述聚氨酯膜层包含抗菌组分。

2.根据权利要求1所述的多层复合膜敷料，其特征在于：所述明胶膜层和聚氨酯膜层都为纳米纤维材料。

3.根据权利要求1所述的多层复合膜敷料，其特征在于：所述明胶膜层的明胶的分子量为10000~250000，Bloom值为100~300。

4.根据权利要求1所述的多层复合膜敷料，其特征在于：所述聚氨酯膜层的聚氨酯的分子量为50000~300000，其膜水接触角大于130度。

5.根据权利要求1所述的多层复合膜敷料，其特征在于：明胶层以及聚氨酯层的总厚度在0.05~2 毫米之间，其中聚氨酯层厚度不低于0.03毫米。

6.

一种如权利要求1所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于：包括以制备好的明胶膜层或聚氨酯膜层为基底连续制备聚氨酯膜层或明胶膜层的步骤，或包括分别明胶膜层和聚氨酯膜层后进行热压的步骤。

7.根据权利要求6所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于，所述明胶膜层的制备方法包括：将明胶溶液通过流延或静电纺丝技术制得的步骤。

8.根据权利要求7所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于：所述明胶膜层的制备方法还包括使用交联剂进行交联的步骤，所述明胶溶液中明胶质量与溶剂质量的比为15-25%，所述溶剂为甲酸、乙酸、甲酸-水共溶剂或乙酸-水共溶剂，所述的交联剂选用戊二醛、京尼平或乙二醛。

9.根据权利要求7所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于，所述明胶膜层采用静电纺丝技术制备，参数是：电压为10-30kv、喷头与收集板距离为8-20cm、收集板转数为20-100rpm、流速0.2~5.0 ml/h、温度为16-28℃、湿度为20%-60%。

10.根据权利要求6所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯膜层的制备方法包括：将聚氨酯以及抗菌组分混合溶解后的均相溶液通过流延或静电纺丝技术制得的步骤。

11.根据权利要求10所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于：所述抗菌组分选用硝酸银、硫酸银、阿莫西林、盐酸强力霉素或氨苄青霉素中的一种，所述抗菌组分质量与聚氨酯和抗菌组分总质量的比为（1-20）：100；所述均相溶液中聚氨酯和抗菌组分总质量与溶剂质量的比为5-20%，所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺-二甲基乙酰胺共溶剂。

12.根据权利要求10所述的多层复合膜敷料的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯膜层采用静电纺丝技术制备，参数是：电压为10-30kv、喷头与收集板距离为8-20cm、收集板转数为20-200rpm、流速0.2~5.0 ml/h、温度为16-28℃、湿度为20%-60%。