CN105597137A - 一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法及产品 - Google Patents

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Abstract

一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法及产品，所述方法包括：步骤a、纯化细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化的细菌纤维素膜；步骤b、纯化的细菌纤维素膜脱水至含水量低于20%以下；步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在冻干保护液中，待恢复至脱水前原重量的80%以上捞出；步骤d、真空冷冻干燥；步骤e、密封包装，辐射灭菌，得到干态细菌纤维素膜敷料。本发明所制备的干态敷料具备湿态膜片的全部优点而且具有容易运输、容易裁剪和容易贴附等优势。

Description

一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法及产品
技术领域
本发明涉及干态细菌纤维素膜敷料的制备方法及产品。
背景技术
细菌纤维素膜具有非常好的生物相容性和透气性，呈半透明状，其可以防止伤口感染、保持伤口湿润、可以吸收伤口渗出液而不与伤口粘连，而且对于细菌具有阻断作用，因此对于伤口恢复和减轻疤痕具有较好疗效。目前的细菌纤维素敷料均为湿态膜片，含水量不易控制，装入密封包装袋之后，在运输过程中容易折叠或滑动，因此在从包装中拿出时很费劲，敷在伤口上膜片本身所含水份容易渗出造成固定用的纱布潮湿，湿态膜片由于具有一定的可变形性，裁切到固定尺寸极其困难。将细菌纤维素膜减水制为干膜后，再进行裁切或者运输是可行的办法，但细菌纤维素膜制备成干膜之后，其吸水率与纤维结构受到严重破坏，原本优良的吸水性和透气性等极大地弱化。
发明内容
本发明的目的在于提出一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，采用该方法制备出的干态敷料，其微观三维结构没有被破坏，基本具备了湿态细菌纤维素膜的一切优良属性，尤其是具有与湿态细菌纤维素膜相仿佛的吸水率和透气性，能够替代湿态的细菌纤维素膜作为敷料使用，而且干态的本敷料具有方便携带不容易变形，容易裁剪等更强的优势。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，包括：
步骤a、制备并纯化细菌纤维素膜；
步骤b、将纯化的细菌纤维素膜脱水至含水量低于20%以下；
步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在冻干保护液中，待恢复至脱水前原重量的80%以上捞出；
步骤d、先进行预冻，而后进行真空冷冻干燥；
步骤e、密封包装，辐射灭菌，得到干态细菌纤维素膜敷料；
所述冻干保护液为聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种的水溶液。
制备后的干态细菌纤维素膜敷料，包括细菌纤维素膜和保护剂，所述细菌纤维素膜为干态，所述保护剂分布于所述细菌纤维素膜，所述保护剂是聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。
将所述干态细菌纤维素膜敷料浸于纯水后，取泡出液去除水分后的残留物质进行测定；
（1）取残留物质0.05g，加稀盐酸5ml和氯化钡试液1ml，振摇，滤过；在滤液中加入10%磷钼酸溶液1ml，产生黄绿色沉淀；
（2）取残留物质0.1g，置试管中，加入硫氰酸钾和硝酸钴各0.1g，混合后，加入二氯甲烷5ml，溶液呈蓝色，即确认所述保护剂为聚乙二醇。
细菌纤维素膜敷料敷在伤口上后，由于其具有良好的吸水性和透气性，因此能够起到类似创可贴的作用，促进伤口愈合，减少疤痕。保护剂的作用是填满细菌纤维素膜的微孔等吸水结构，避免在制备干态细菌纤维素膜的过程中，由湿态减水至干态时微孔崩塌导致的吸水率和微观结构破坏的问题。聚乙二醇含有有长链状或球状分子结构，在冷冻干燥的过程中长链状或球状分子可支撑细菌纤维素的空间结构，使其不至于塌陷，从而保持细菌纤维素的空间结构。本发明的干态敷料中不含有任何刺激人体皮肤的物质，聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮等均是没有任何毒副作用的物质，不会在贴附于人体皮肤伤口时具有任何毒副作用。
经过细菌发酵制备成的细菌纤维素膜，通过甩干或者冷冻等方式进行干燥，然后吸入冻干保护液，再经过干燥步骤形成本发明的干态细菌纤维素膜敷料，可用于吸附浸润各种药物，也可以直接以干态作为医疗敷料用于人体伤患处。所述冻干保护液是含有上述保护剂的一种或者多种的水溶液。
由于本发明的干态敷料具有极强的吸水性，因此能够吸附人体皮肤伤患处渗出的体液而呈湿态，既可以隔绝细菌等污染，又能够充分地透气，而且以其良好的生物相容性而减少疤痕，尤其常用于剖腹产刀口的恢复。
同时，也具有更好的附着性，整个干态敷料的湿润处能够贴附住人体皮肤，周围依然处于干态的敷料的重量较轻因此不容易受重力影响而脱落，而且还可以用胶布等进行贴附固定，而湿态的细菌纤维素膜由于重量大而且不能用胶布贴附固定所以使用更不方便。
在湿态的细菌纤维素膜制备过程中，通常会制备出面积很大的一整块（远远超过伤患处面积），一般会裁剪成特定尺寸（例如50×100mm，100×100mm，100×400mm等）后装入密封袋，湿态膜片具有较大弹性因此裁剪成确定尺寸较难，而且增加了一道裁剪的工序，也具有较高成本。而本发明的干态敷料，可以直接用较大面积的一整块干态敷料进行销售，在需要使用时可以轻易地将干态敷料用卫生剪刀裁剪成任何所需要的尺寸，甚至紧急情况下（例如携带至野外作为创可贴使用）直接用手掰断也能够使用，所以具有方便使用容易裁剪的优势。
总之，本发明的干态敷料具备湿态膜片的一切优点而且具有容易运输、容易裁剪和容易贴附等更强的优势。
由于所述细菌纤维素膜的用途是作为贴附于人体皮肤的敷料，因此本领域人员应当预见到，在添加保护剂的过程中，不应当含有刺激伤口的物质，例如酸性或者碱性成分。
经过步骤b的第一次脱水后，细菌纤维素膜能够更充分地吸收冻干保护液，而且，冻干保护液中含有长链状或球状分子结构的聚乙二醇、壳聚糖或胶原蛋白，长链状或球状分子可支撑细菌纤维素的空间结构，使其不至于塌陷，结合步骤d中的真空冷冻干燥方式，干燥过程中较少破坏微观三维结构，因此，所以吸水率更高，真空冷冻干燥后冻干保护液的组份在细菌纤维素干膜中的分布也更均匀。
其中，真空冷冻干燥是将湿物料或溶液在较低的温度（-10℃~-50℃）下冻结成固态，然后在真空（1.3~13Pa）下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。
在真空冷冻干燥之后，会根据需求对细菌纤维素干膜进行裁切，然后密封包装，最后辐射灭菌，经质检合格后可以用做伤口敷料。
所述步骤a具体为：
使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜的pH大于等于5；
将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05~1.5mol/L的无机碱溶液中，升温至50~110℃，搅拌1~24h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至所述细菌纤维素膜的pH为4~8以及所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化的细菌纤维素膜。
为了方便后续步骤的进行，优选的，所述细菌纤维素膜可以按照需要的尺寸先裁切成膜块，然后再使用纯水清洗。
所述步骤b的脱水方式为挤压干燥、离心干燥、冷冻干燥或烘干干燥的其中一种。
其中冷冻干燥与离心干燥可以基本保持细菌纤维素膜原有的三维网络结构，冷冻干燥方式得到的细菌纤维素膜浸润性最好，表现出良好的亲水性。
所述步骤d具体为：
在-30℃下预冻3h，将预冻得到的细菌纤维素膜，装入冷冻干燥机的冷井中，-30℃保温2-3h，观察到电阻达到最大值，97%左右，恒定2h；设置真空度0.37mbar,隔板温度从-30℃开始，保持5h，然后每5h，升温5℃，做5次；主干燥时间36h，然后极限真空干燥10h。
在预冻的过程中，细菌纤维素膜会有些收缩，并且会有部分冻干保护液渗出，预冻后可以通过去除这部分冰块，减轻了真空冷冻干燥机的负荷，加快干燥进程，降低生产成本。同时，在预冻后可以挑出因搬运过程中产生折叠的细菌纤维素膜，因为折叠的细菌纤维素膜在干燥后无法抚平皱褶，从而出现次品，经过预冻阶段可挑出因折叠而产生的次品。
本发明所得的细菌纤维素干膜用做伤口敷料时能控制伤口渗出液的蒸发，提供有利于伤口愈合的湿润环境，并避免伤口被细菌感染，同时可为伤口提供换气条件。而且，干燥膜片更利于保存和携带，避免了湿性膜片在运输过程中折叠挤压，造成每张膜片因持水量不同而造成的批内差，解决了湿性膜片难以裁切成需要的尺寸的难题。
所述细菌纤维素膜由无色杆菌属、根瘤菌属、假单胞菌属、气杆菌属、固氮菌属、八叠球菌属、醋杆菌属、产碱菌属中至少一种的细菌发酵而成。
具体实施方式
实施例一
步骤a、将细菌发酵得到的纤维素膜，使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜的pH为6。这里，由于细菌在发酵过程中是产酸的，原料的pH在3以下，将细菌纤维素膜洗到pH为6表明已经洗得很彻底了（纯水pH在6左右）；
将用纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为1.5mol/L的无机碱溶液中，升温至50℃，搅拌1h后取出所述细菌纤维素膜；
用水清洗至所述细菌纤维素膜的pH为4以及所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化的细菌纤维素膜；使用纯水进行清洗，去除多余的无机碱，使细菌纤维素膜处于中性状态。
步骤b、将得到的纯化的细菌纤维素膜通过挤压的方式进行脱水至含水量在自重的20%以下；
步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在冻干保护液中待恢复至脱水前原重的80%以上后捞出其中，冻干保护液为含有2%的聚乙二醇的纯水（纯水电导率大于18M）溶液；
步骤d、在-30℃下预冻3h，将预冻得到的细菌纤维素膜，装入冷冻干燥机的冷井中，-30℃保温2-3h，观察到电阻达到最大值，97%左右，恒定2h；设置真空度0.37mbar,隔板温度从-30℃开始，保持5h，然后每5h，升温5℃，做5次；主干燥时间36h，然后极限真空干燥10h；
步骤e、密封后辐射灭菌作为伤口敷料用。
本实施例制成的干态细菌纤维素敷料，吸水超过干质量的180倍。测试方法为测量干态敷料的重量，再浸入纯水中湿透后取出，擦去表面水分再称重，两重量的比值。
测量透气性，其换气率超过2200克每平米每天，该属性以水蒸气透过率来评价。在杯中注入一定量蒸馏水，将干态敷料充分浸湿后封堵住杯口（干态敷料在贴附于伤口时由于吸附体液必然成为湿态，因此具有透气作用的膜片实为湿态），将杯体放入密封容器以确保杯体所处空间的温度和相对湿度（一般为35±1℃，50±5%）。水蒸气透过被测膜的量可以通过测定杯子的总质量变化量来确定，总质量变化量除以杯口面积再除以时间即为水蒸气透过率。
但需要指出的是，本方法只是粗略评估透气率，由于实际使用过程中的干态敷料贴附于伤口时并非是充分浸湿的（因人体体液成分不同于纯水而且渗出量是有限的），而水分的存在是降低透气性能的，因此本发明的干态敷料在实际使用过程中的换气率要更优于采用本方法测定的水蒸气透气率。
本发明采用冻干保护液和三步脱水法共同作用而增强了干态敷料的透气性和含水量，原理在于：
冻干保护液的成分聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮在第一次脱水后能够进入到细菌纤维素膜三维结构中的微孔和微观结构中，从而作为骨架支撑起其结构，第一次是为了吸入尽可能多的冻干保护液成分；第二次脱水是步骤d中的预冻步骤，预冻后，冻干保护液成分与水在低温下迅速支撑起了细菌纤维素膜的微观结构，在预冻中略有膨胀，若干水分会渗透出，在预冻之后再进行第三步脱水的真空冷冻干燥步骤，由于冻干保护液成分在低温干燥下不会挥发，而冻成冰的水分却会逐渐挥发从而空出微观结构中的位置，所以最终形成的干态敷料以冻干保护液的成分作为骨架支撑起微观结构，从而不会塌陷，保留了透气结构和容水空间。恢复常温后，冻干保护液成分也不会脱离干态敷料，而是以肉眼难以观察到的形态均匀分布于干态敷料内部。当干态敷料贴附于人体伤口时，冻干保护液成分与人体伤口渗透出的体液可以相互溶解，从而产生替换作用，体液中的水分替换了干态敷料微观结构中冻干保护液成分的位置，从而在宏观上体现为干态敷料具有极强的吸水性，而且由于微观结构并未塌陷，所以也具有极强的透气性。本发明的冻干保护液与三步干燥法是缺一不可的，缺少任何一个技术特征均不能达到本发明的目的。
实施例二
步骤a、使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至细菌纤维素膜的pH为5，将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至110℃，搅拌24h后，取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至细菌纤维素膜的pH为8以及细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于0.125EU/ml时，得到纯化的细菌纤维素膜；
步骤b、将得到的纯化的细菌纤维素膜通过挤压的方式进行脱水至含水量在自重的10%以下；
步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在含有2%聚乙烯醇的水溶液中，待膜重量增加八倍时捞出细菌纤维素膜片，整齐的摆放在托盘上；
步骤d、在-30℃下预冻3h，将预冻得到的细菌纤维素膜，装入冷冻干燥机的冷井中，-30℃保温2-3h，观察到电阻达到最大值，97%左右，恒定2h；设置真空度0.37mbar,隔板温度从-30℃开始，保持5h，然后每5h，升温5℃，做5次；主干燥时间36h，然后极限真空干燥10h；
步骤e、裁切成3cm×6cm的长方形膜块，密封后辐射灭菌作为伤口敷料用。
本实施例制成的细菌纤维素干膜敷料，吸水超过干质量的170倍，换气率超过2100克每平米每天。
实施例三
步骤a、使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至细菌纤维素膜的pH为6.5，将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为1.0mol/L的氢氧化钾溶液中，升温至80℃，搅拌12h后，取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至细菌纤维素膜的pH为6以及细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量为小于0.125EU/ml时，得到纯化的细菌纤维素膜；
步骤b、将得到的纯化的细菌纤维素膜通过挤压的方式进行脱水至含水量在自重的10%以下；
步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在含有2%聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，待膜重量增加8倍时捞出细菌纤维素膜片，整齐的摆放在托盘上，
步骤d、-30℃预冻3h，得到预冻的细菌纤维素膜，装入冷冻干燥机的冷井中，-30℃保温2-3h，观察到电阻达到最大值，97%左右，恒定2h；设置真空度0.37mbar,隔板温度从-30℃开始，保持5h，然后每5h，升温5℃，做5次；主干燥时间36h，然后极限真空干燥10h。
步骤e、裁切成3cm×6cm的长方形膜块，密封后辐射灭菌作为伤口敷料用。
本实施例制成的细菌纤维素干膜敷料，吸水超过干质量的160倍，换气率超过2000克每平米每天。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤a、制备并纯化细菌纤维素膜；
步骤b、将纯化的细菌纤维素膜脱水至含水量低于20%以下；
步骤c、将脱水的细菌纤维素膜浸泡在冻干保护液中，待恢复至脱水前原重量的80%以上捞出；
步骤d、先进行预冻，而后进行真空冷冻干燥；
步骤e、密封包装，辐射灭菌，得到干态细菌纤维素膜敷料；
所述冻干保护液为聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种的水溶液。
2.如权利要求1所述的干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤a具体为：
使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜的pH大于等于5；
将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05~1.5mol/L的无机碱溶液中，升温至50~110℃，搅拌1~24h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至所述细菌纤维素膜的pH为4~8以及所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化的细菌纤维素膜。
3.如权利要求1所述的干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的脱水方式为挤压干燥、离心干燥、冷冻干燥或烘干干燥的其中一种。
4.如权利要求1所述的干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤d具体为：
在-30℃下预冻3h，将预冻得到的细菌纤维素膜，装入冷冻干燥机的冷井中，-30℃保温2-3h，观察到电阻达到最大值，97%左右，恒定2h；设置真空度0.37mbar,隔板温度从-30℃开始，保持5h，然后每5h，升温5℃，做5次；主干燥时间36h，然后极限真空干燥10h。
5.如权利要求1所述的干态细菌纤维素膜敷料的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素膜由无色杆菌属、根瘤菌属、假单胞菌属、气杆菌属、固氮菌属、八叠球菌属、醋杆菌属、产碱菌属中至少一种的细菌发酵而成。
6.如权利要求1-5任意一项所述的制备方法所制备的干态细菌纤维素膜敷料，其特征在于：包括细菌纤维素膜和保护剂，所述细菌纤维素膜为干态，所述保护剂分布于所述细菌纤维素膜，所述保护剂是聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。
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