CN105999366A - 一种显色医用敷料的制备方法 - Google Patents

一种显色医用敷料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于医用敷料领域，具体涉及一种显色医用敷料及其制备方法。本发明以红四氮唑为显色剂，以介孔二氧化硅纳米粒子为载体，以藻酸盐和羧甲基纤维素钠为纺丝原料，先经静电纺丝制备成含显色成分的纤维，再经无纺布工艺制备成含显色成分的医用敷料。本发明制备的显色医用敷料具有很好的生物安全性，对染菌创面具有指示作用。同时该显色医用敷料具有很好的吸液性，可以吸收创面的渗液，促进创面愈合。

Description

一种显色医用敷料的制备方法
技术领域
本发明属于医用敷料领域，具体涉及一种显色医用敷料及其制备方法。
背景技术
红四氮唑又名氯化-2,3,5-三苯基四氮唑，简称TTC，是一种常用的细菌显色剂，在微生物检验中应用范围较广泛。红四氮唑是一种白色或无色的结晶粉末状物质，容易被还原，可以被细菌新陈代谢过程中产生的琥珀酸脱氢酶还原为红色不溶性色素（三苯甲臜）而显红色，该红色色素比较稳定，不会被空气中的氧自动氧化，可以起到持久的显色作用，但三苯甲臜对皮肤和眼睛有一定的刺激作用，不能与皮肤直接接触。将红四氮唑应用到医用敷料中，目前未见报道。
介孔二氧化硅纳米粒子具有独特的结构特征及良好的生物相容性，非常适合作为药物的载体。同时，介孔二氧化硅纳米粒子具有较大的比表面积和孔体积，可以在孔道内负载各种药物分子，并可以缓释药物。
在预防创面感染方面，目前使用比较多的有抗生素、含银敷料或是壳聚糖敷料。抗生素虽然效果比较显著，但是容易使人产生副反应，影响身体健康，而且人体对抗生素会产生耐药性，大大降低了抗生素的效果。银离子敷料和壳聚糖具有很好的抗菌效果，是目前抗菌敷料的主流。但银离子具有很明显的细胞毒性，在杀灭细菌的同时，对人体正常细胞也有一定的损害；同时，银离子随着人体的代谢作用，容易在肝脏、肾、脾等部位残留，对人体器官有一定的损伤；壳聚糖敷属于动物源性敷料，近年来壳聚糖敷料过敏问题频频出现，已严重影响壳聚糖敷料在临床的使用。
细菌的繁殖肉眼无法观察，且繁殖速度非常快，一旦创面感染细菌，创面会出现红肿、瘙痒、流脓等病症，严重影响创面的愈合。因此开发一种快速识别创面感染的医用敷料，具有重要价值和意义。
海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多聚糖，是一种天然的高分子材料。具有无毒、无刺激性、高吸湿性、生物相容性等优良性能，在药物释放体系和组织工程领域有着广泛的应用。羧甲基纤维素钠属于纤维素的衍生物，具有很好的吸水性，是一种三维网络结构，海藻酸钠分子链可以穿插在其网络中；同时，海藻酸钠分子链中的G片段和临近的G片段可以通过钙离子形成海藻酸钠网络，即得到海藻酸钠/海藻酸钠互穿网络纤维。该纤维具有很好的力学性能及吸水性能，在临床上具有广泛的应用范围和较高的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的缺陷，提供一种显色医用敷料的制备方法及显色医用敷料。该敷料具有很好的生物安全性，与创面接触后，当创面出现细菌感染时，敷料会自动由白色变为红色，对创面染菌具有快速识别和指示作用。同时该敷料具有很好的吸液性，可以吸收创面的渗液，促进创面愈合。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种显色医用敷料的制备方法，所述制备方法具体步骤如下：
S1、用去离子水配置质量百分比为0.5%~5%的显色剂溶液，将介孔二氧化硅纳米粒子粉末加入该显色剂溶液中，并用铝箔密封，25℃条件下磁力搅拌24 h，蒸馏水清洗，离心3次，去除多余的显色剂，得到显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，烘干备用；该操作可以将显色剂吸附到介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，防止显色剂失效；同时，当创面被细菌感染时，细菌代谢产生的琥珀酸脱氢酶将显色剂还原，使得还原后的产物可以继续留在介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，不会对皮肤或创面造成刺激等副作用；
S2、将海藻酸钠和羧甲基纤维素钠溶解在蒸馏水中，制备质量百分比为2%~8%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶；
S3、将步骤S1制备的显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体加入到步骤S2制备的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶中，在25℃条件下磁力搅拌2 h；该操作可以将显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体均匀分散到海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶体系中，形成均相凝胶；
S4、磁力搅拌结束后，以氯化钙溶液为凝固浴，经过静电纺丝工艺制备成纤维；经开松、梳理、针刺、铺网、加固、烘干、卷取制备成无纺布卷材；对无纺布卷材进行剪切、包装、灭菌，得到显色医用敷料。在氯化钙溶液的作用下，静电纺丝工艺使得海藻酸钠和羧甲基纤维素钠可以形成三维互穿网络纤维，并将显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子包埋在其三维互穿网络结构中。该三维互穿网络结构具有很强的锁水能力，同时当介孔二氧化硅纳米粒子孔道中的三苯甲臜缓慢释放出来时，也可以被锁在该三维互穿网络结构中，进一步防止与皮肤接触，刺激皮肤。
优选的，所述步骤S1中的显色剂为红四氮唑，显色剂溶液为红四氮唑溶液。当创面感染时，细菌新陈代谢过程中产生的琥珀酸脱氢酶可以将红四氮唑还原为红色不溶性色素三苯甲臜，而使敷料由白色自动变为红色。
进一步的，所述步骤S1中的介孔二氧化硅纳米粒子的粒径为0.1~10nm，比表面积为1300~2000 m2/g。选用合适粒径和比表面积的介孔二氧化硅纳米粒子，利于显色剂红四氮唑通过制备反应吸附到介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，防止红四氮唑被还原为三苯甲臜而失效。同时，当创面被细菌感染时，细菌代谢产生的琥珀酸脱氢酶将红四氮唑还原为三苯甲臜，三苯甲臜可以留在介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，不会直接与皮肤或创面接触而造成对皮肤或创面刺激等副作用。
更进一步的，所述步骤S1中介孔二氧化硅纳米粒子与显色剂的质量比为1:2~4。
更进一步的，所述步骤S2中海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为1:1。
更进一步的，所述步骤S3中显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体：海藻酸钠：羧甲基纤维素钠的质量比应该为1~5:1~4:1~4。
优选的，所述步骤S4中氯化钙溶液的质量浓度为1%~5%。
更进一步的，所述步骤S4中静电纺丝工艺的具体步骤为：工作电压20 kV，针头规格7 号( 平头医用针头，4mL)，针头距接收器距离15 cm，供液速率3.5 L/ h， 纺丝时间3h，真空干燥常温时间 24 h。通过该静电纺丝步骤，在氯化钙溶液中可将海藻酸钠和羧甲基纤维素钠形成三维互穿网络纤维，该三维互穿网络结构具有很强的锁水能力。
更进一步的，所述步骤S4中针刺的具体条件为：针刺深度7mm，针刺频率1000 次/min，植针密度为1200针/m。通过该针刺条件将海藻酸钠/羧甲基纤维素钠纤维纺织成海藻酸钠/羧甲基纤维素钠无纺布，海藻酸钠/羧甲基纤维素钠无纺布不发生掉毛等现象。
更进一步的，所述步骤S4中灭菌的具体条件为：采用辐照灭菌，灭菌剂量为15~20KGY。该灭菌条件可以确保敷料中的细菌全部被杀死，同时敷料的性能在灭菌前后不会发生明显变化。
本发明的有益效果为：
（1）本发明公开的显色医用敷料与现有医用敷料相比，减少了抗生素、银离子、壳聚糖等的使用量，不会对人体产生损害。
（2）本发明公开的显色医用敷料对创面被细菌感染时，具有快速识别和指示作用，可以及时采取措施，防止创面进一步恶化。
（3）本发明公开的制备方法可以将显色剂吸附到介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，防止显色剂失效；同时，当创面被细菌感染时，细菌代谢产生的琥珀酸脱氢酶将显色剂还原，使得还原后的产物可以继续留在介孔二氧化硅纳米粒子的孔道中，不会对皮肤或创面造成刺激等副作用。
（4）本发明公开的制备方法在氯化钙溶液的作用下，静电纺丝工艺使得海藻酸钠和羧甲基纤维素钠可以形成三维互穿网络纤维，并将显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子包埋在其三维互穿网络结构中。该三维互穿网络结构具有很强的锁水能力，同时当介孔二氧化硅纳米粒子孔道中的三苯甲臜缓慢释放出来时，也可以被锁在该三维互穿网络结构中，进一步防止与皮肤接触，刺激皮肤。
（5）通过本发明公开的制备方法制备的显色医用敷料具有很好的吸液性能，可以吸收创面的渗液，为创面提供一个良好的愈合环境；产品质量稳定，给医务人员及患者提供方便，减少创面感染的风险；同时，具有很好的生物安全性，无细胞毒性，无皮肤刺激。
附图说明
图1为本发明实施例1~3制备得到的显色医用敷料培养72 h后，在倒置荧光显微镜下观察各实验组细胞的形态表。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：
（1）将0.5g 红四氮唑溶解在100mL去离子水中，配置成质量百分比为0.5%的红四氮唑溶液；将1g比表面积为1300 m2/g，粒径为0.1nm的介孔二氧化硅纳米粒子粉末加入到该红四氮唑溶液中，并用铝箔密封，25℃条件下磁力搅拌24h，蒸馏水清洗，离心3次，去除多余的红四氮唑，得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，烘干备用；
（2）将1.0g海藻酸钠和1.0g羧甲基纤维素钠混合均匀后，完全溶解在100mL蒸馏水中，制备质量百分比为2%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶；
（3）在步骤（2）制备的质量百分比为2%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶中，加入0.5g步骤（1）得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，在25℃条件下磁力搅拌2 h；
（4）经过步骤（3）磁力搅拌结束后，以质量浓度为1.0%的氯化钙溶液为凝固浴，按照静电纺丝的工艺条件为：工作电压20kV，针头规格7 号( 平头医用针头，4mL)， 针头距接收器距离15cm，供液速率3.5L/ h， 纺丝时间3h，真空干燥常温时间 24 h，进行静电纺丝工艺制备成纤维；经开松、梳理、针刺、铺网、加固、烘干、卷取制备成无纺布卷材，所述针刺条件为：针刺深度7mm，针刺频率1000 次/min，植针密度为1200针/m；将无纺布卷材进行剪切、包装，在15 KGY剂量下，辐照灭菌，得到显色医用敷料。
实施例2
一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：
（1）将2.5g 红四氮唑溶解在100mL去离子水中，配置成质量百分比为2.5%的红四氮唑溶液；将5g比表面积为1600 m2/g，粒径为5nm的介孔二氧化硅纳米粒子粉末加入到该红四氮唑溶液中，并用铝箔密封，25℃条件下磁力搅拌24h，蒸馏水清洗，离心3次，去除多余的红四氮唑，得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，烘干备用；
（2）将2.5g海藻酸钠和2.5g羧甲基纤维素钠混合均匀后，完全溶解在100 mL蒸馏水中，制备质量百分比为5%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶；
（3）在步骤（2）制备的质量百分比为5%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶中，加入2.5g步骤（1）得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，在25℃条件下磁力搅拌2 h；
（4）经过步骤（3）磁力搅拌结束后，以质量浓度为3.0%的氯化钙溶液为凝固浴，按照静电纺丝的工艺条件为：工作电压20kV，针头规格7 号( 平头医用针头，4mL)， 针头距接收器距离15cm，供液速率3.5L/ h， 纺丝时间3h，真空干燥常温时间 24 h，进行静电纺丝工艺制备成纤维；经开松、梳理、针刺、铺网、加固、烘干、卷取制备成无纺布卷材，所述针刺条件为：针刺深度7mm，针刺频率1000 次/min，植针密度为1200针/m；将无纺布卷材进行剪切、包装，在17 KGY剂量下，辐照灭菌，得到显色医用敷料。
实施例3
一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：
（1）将5g 红四氮唑溶解在100mL去离子水中，配置成质量百分比为5%的红四氮唑溶液；将10g比表面积为2000 m2/g，粒径为10nm的介孔二氧化硅纳米粒子粉末加入到该红四氮唑溶液中，并用铝箔密封，25℃条件下磁力搅拌24h，蒸馏水清洗，离心3次，去除多余的红四氮唑，得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，烘干备用；
（2）将4g海藻酸钠和4g羧甲基纤维素钠混合均匀后，完全溶解在100mL蒸馏水中，制备质量百分比为8%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶；
（3）在步骤（2）制备的质量百分比为8%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶中，加入5g步骤（1）得到红四氮唑/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，在25℃条件下磁力搅拌2 h；
（4）经过步骤（3）磁力搅拌结束后，以质量浓度为5.0%的氯化钙溶液为凝固浴，按照静电纺丝的工艺条件为：工作电压20kV，针头规格7 号， 针头距接收器距离15cm，供液速率3.5L/ h， 纺丝时间3h，真空干燥常温时间 24 h，进行静电纺丝工艺制备成纤维；经开松、梳理、针刺、铺网、加固、烘干、卷取制备成无纺布卷材，所述针刺条件为：针刺深度7mm，针刺频率1000 次/min，植针密度为1200针/m；将无纺布卷材进行剪切、包装，在20 KGY剂量下，辐照灭菌，得到显色医用敷料。
实施例4
将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、白色念珠菌、黑曲霉分别活化后，涂布在平板培养基上，将实施例1~3制备得到的显色医用敷料分别贴在平板上，随着培养时间的增加，可以看到，显色医用敷料由白色逐渐变为淡红色再至红色。
从试验结果可以发现，随着培养时间的增加，细菌或是真菌不断繁殖，菌落总数不断的增加，敷料颜色逐渐变深；同时可以发现，当细菌开始繁殖时，敷料的颜色也开始发生变化。由此可见，该发明制备的敷料，对创面感染可以起到及时识别和指示作用。
将实施例1~3制备得到的显色医用敷料分别用DMEM培养基浸提48 h，将浸提液与成纤维L929细胞分别共培养72 h；阴性对照组为10%胎牛血清DMEM；阳性对照组为5%的三苯甲臢；用MTT比色法测定含显色成分医用敷料的细胞毒性，试验结果如下所示：
表1 细胞毒性评价分级表
表2 实施例1~3制备得到的显色医用敷料与细胞接触72 h后细胞生长情况
对比表1和表2，由表2可以看出，实施例1~3制备得到的显色医用敷料与细胞接触72 h后，细胞的相对增值率均大于97%，无细胞毒性，表明该发明制备的医用敷料具有很好的生物安全性。
图1为实施例1~3制备得到的显色医用敷料培养72 h后，在倒置荧光显微镜下观察各实验组细胞的形态表。
由图1可见，实施例1~3中的细胞贴壁生长好，形态正常，呈不规则三角形或是梭形。从表2和图1可以看出，阴性对照组无细胞毒性，阳性对照组的细胞贴壁生长欠佳，1/3以上的细胞圆缩，可见悬浮死细胞，对细胞有明显的毒性，毒性评价为3级。
通过上述对比实验可知，本发明公开的的制备方法制备的显色医用敷料，无细胞毒性，具有很好的生物安全性。
应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：
S1、用去离子水配置质量百分比为0.5%~5%的显色剂溶液，将介孔二氧化硅纳米粒子粉末加入该显色剂溶液中，并用铝箔密封，25℃条件下磁力搅拌24h，蒸馏水清洗，离心3次，去除多余的显色剂，得到显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体，烘干备用；
S2、将海藻酸钠和羧甲基纤维素钠溶解在蒸馏水中，制备质量百分比为2%~8%的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶；
S3、将步骤S1制备的显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体加入到步骤S2制备的海藻酸钠/羧甲基纤维素钠凝胶中，在25℃条件下磁力搅拌2 h；
S4、磁力搅拌结束后，以氯化钙溶液为凝固浴，经过静电纺丝工艺制备成纤维；经开松、梳理、针刺、铺网、加固、烘干、卷取制备成无纺布卷材；对无纺布卷材进行剪切、包装、灭菌，得到显色医用敷料。
2.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的显色剂为红四氮唑，显色剂溶液为红四氮唑溶液。
3.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的介孔二氧化硅纳米粒子的粒径为0.1~10nm，比表面积为1300~2000 m2/g。
4.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中介孔二氧化硅纳米粒子与显色剂的质量比为1:2~4。
5.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的质量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中显色剂/介孔二氧化硅纳米粒子粉体：海藻酸钠：羧甲基纤维素钠的质量比为1~5:1~4:1~4。
7.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中氯化钙溶液的质量浓度为1%~5%。
8.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中静电纺丝工艺的具体步骤为：工作电压20 kV，针头规格7 号，针头距接收器距离15 cm，供液速率3.5 L/ h， 纺丝时间3 h，真空干燥常温时间 24 h。
9.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中针刺的具体条件为：针刺深度7mm，针刺频率1000 次/min，植针密度为1200针/m。
10.根据权利要求1所述的一种显色医用敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中灭菌的具体条件为：采用辐照灭菌，灭菌剂量为15~20 KGY。
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