CN108896712A - 一种凝胶释放氧气测试方法及检测装置 - Google Patents

一种凝胶释放氧气测试方法及检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种凝胶释放氧气检测装置，包括敞口容器和可覆盖并密闭敞口容器的口部的薄膜，敞口容器上设有至少两个与外界连通的出入口，敞口容器上设有至少一个可检测氧气浓度或氧分压的氧气测量装置。本发明公开了一种凝胶释放氧气测试方法，使用上述检测装置测试凝胶的氧气释放速率、氧气浓度或氧分压。有益效果：本发明提出的凝胶释放氧气测试方法和检测装置可定量评估凝胶的氧气释放速率和氧分压，可通过通入缓冲溶液和气体排除容器内空气中的氧气对测试结果的影响，第一氧气测量装置可测得的氧气浓度或氧分压变化情况，通过数据分析可计算出释氧凝胶的氧气释放速率。本发明涉及医疗器械领域。

Description

一种凝胶释放氧气测试方法及检测装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种凝胶释放氧气测试方法及检测装置。
背景技术
氧气疗法已经越来越多的被临床接受和应用于伤口治疗中。随着伤口愈合理论的发展，氧气对于伤口愈合的积极影响得到了越来越多的证实。氧气对于伤口的愈合具有重要作用。研究表明，氧气能促进组织再生过程中的胶原合成、纤细胞增殖和新血管生成，能增强粒细胞吞噬功能以及促进肉芽形成和创面收缩等。空气中的氧气由于氧分压不高，一些处理的伤口往往有覆盖物，这些都影响了氧气的深入，故空气氧对伤口作用不大。
近年来，已经有足够的研究和临床试验表明，局部氧疗法是提高伤口愈合的有效方法，一些具有反应型氧气释放功能、低成本且方便携带的供氧气的材料或者体系已被研究开发，如CN104117057A《一种负载酶的具有释氧功能的水凝胶组合物及其形成的水凝胶》公开的一种释氧凝胶。
所有的氧气疗法，包括局部氧气供应或血红蛋白加强，均可以从对伤口近端氧气水平的了解中获益。正常皮肤的氧分压一般是40mmHg，急性皮肤伤口会下降到30mmHg以下，而慢性伤口的氧分压低至5mmHg。测量伤口附近的氧分压，即经皮氧分压测量(TCOM)，是目前被认为测量伤口氧含量的最佳替代指标。这一测量极大依赖于多个因素，包括局部血流灌注、温度反应、氧气通过皮肤的扩散等。
在氧气疗法中，控制氧气释放装置的氧气释放速率和氧分压也很关键。如果释放氧气过快，会产生自由基损伤细胞。如果释氧过慢，则不能提供足够的能量来维持细胞存活。
现有技术中，尚未存在凝胶释放氧气测试方法及检测装置，其技术缺陷在于：无法定量评估凝胶的氧气释放速率和氧分压，不利于释氧凝胶的开发和应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种凝胶释放氧气测试方法及检测装置，可测试释氧凝胶的氧气释放速率和氧分压。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种凝胶释放氧气检测装置，包括敞口容器和可覆盖并密闭敞口容器的口部的薄膜，敞口容器上设有至少两个与外界连通的出入口，敞口容器上设有至少一个可检测氧气浓度或氧分压的氧气测量装置。
作为改进，薄膜为聚乙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜。
作为改进，氧气测量装置包括第一氧气测量装置和第二氧气测量装置，第一氧气测量装置可置入被测对象内，第二氧气测量装置可置入敞口容器的内腔中。
作为改进，氧气测量装置为氧气传感器探针，氧气传感器探针与外部的计算机连接。
作为改进，出入口包括第一出入口和第二出入口，第一出入口设在容器的侧壁或底部，第二出入口设在容器的底部。
作为改进，第一出入口和第二出入口为软管接口，软管接口上套设有软管，软管上设有可封闭软管的夹子。
一种凝胶释放氧气测试方法，使用上述检测装置测试凝胶的氧气释放速率、氧气浓度或氧分压。
作为改进，包括以下步骤：
(1)将释氧凝胶固定在薄膜上；
(2)将氧气测量装置置入敞口容器的内腔中；
(3)将薄膜覆盖并密闭敞口容器的口部，使释氧凝胶被固定在敞口容器的口部；
(4)向密闭的敞口容器的内腔中注满缓冲溶液；
(5)向密闭的敞口容器中通入氮气或惰性气体，直到缓冲溶液被完全排出敞口容器外；
(6)使敞口容器保持密闭状态，通过氧气测试装置测试并记录敞口容器内的氧气浓度或氧分压。
作为改进，步骤(6)中氧气测量装置的测试周期为5～30min，当氧气测量装置测得的氧气浓度或氧分压的环比增长率不大于1％时，测试结束。
作为改进，步骤(2)中的氧气测量装置包括第一氧气测量装置和第二氧气测量装置，第一氧气测量装置置入被测的释氧凝胶内，第二氧气测量装置置入敞口容器的内腔中。
有益效果：本发明提出的凝胶释放氧气测试方法和检测装置可定量评估凝胶的氧气释放速率和氧分压，可通过通入缓冲溶液和气体排除容器内空气中的氧气对测试结果的影响，第一氧气测量装置可测得的氧气浓度或氧分压变化情况，通过数据分析可计算出释氧凝胶的氧气释放速率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例的检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的测试方法步骤(4)完成后的示意图；
图3为本发明实施例的测试方法步骤(5)中间状态的示意图；
图4为本发明实施例的测试方法步骤(5)完成后的示意图；
图5为本发明实施例的实验数据折线图；
图6为本发明实施例的实验数据；
实施例与说明书附图涉及的名词与标号包括：敞口容器1、薄膜2、第一出入口3、第二出入口4、夹子5、第一氧气测量装置6、第二氧气测量装置7、释氧凝胶8。
具体实施方式
实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。
参照图1至4,一种凝胶释放氧气检测装置，包括敞口容器1。为了便于固定释氧凝胶8和密封敞口容器1，敞口容器1上设有可覆盖并密闭敞口容器1的口部的薄膜2。本实施例中敞口容器1为方形的玻璃槽。敞口容器1的形状可以是圆形、方形、圆柱形或其他具有一定容积和强度的形状。敞口容器1还可以是其他化学性质稳定并具有一定强度的材质，包括但不限于聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲醛、聚氨酯、聚酰胺等。
为了提高敞口容器1的密封性，本实施例中的薄膜2为聚乙烯薄膜。薄膜2需要具有不透气的性质，还应该是柔软的，以便粘贴或绑扎在敞口容器1的口部实现密封。薄膜2的材质还可以是聚氯乙烯薄膜或其他不透气、具有一定强度且在此测试环境中化学性质稳定的其他膜材料。
为了便于缓冲溶液和气体进出敞口容器1，敞口容器1上设有第一出入口3和第二出入口4，本实施例中第一出入口3和第二出入口4设在敞口容器1的底部。第二出入口4设在敞口容器1的底部可方便缓冲溶液排出，第一出入口3可还可设置在敞口容器1的侧壁上，可降低缓冲溶液从第一出入口3流出的可能性。
为了便于在敞口容器1和薄膜2之间形成密闭空间，第一出入口3和第二出入口4为软管接口，软管接口上套设有软管，软管上设有可封闭软管的夹子5。
当需要通入或排出缓冲溶液或气体时，可取出夹子5。第一出入口3和第二出入口4还可以是锥形密封塞或螺旋盖。
为了便于监测释氧凝胶8和密闭空间内的氧气浓度或氧分压，薄膜2上设有可穿透薄膜2的第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7。第一氧气测量装置6可置入到释氧凝胶8内，第二氧气测量装置7可置入到密闭空间内。第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7可以是氧气传感器探针，主要用于测量环境中氧气气体的浓度或者氧分压，根据测量范围的不同和工作寿命的长短，有多种型号和产品，如德国紧凑型光纤式氧气测量仪FireStingO2。
为了便于实时监测释氧凝胶8和密闭空间中的氧气浓度或氧分压，第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7上设有USB接口，可通过USB线与外部的计算机连接。计算机可实时记录释氧凝胶8和密闭空间内的氧气浓度或氧分压，通过数据分析可计算出释氧凝胶8的氧气释放速率。
本实施例的测试过程涉及PBS缓冲溶液，PBS缓冲溶液(phosphate buffersaline)是磷酸缓冲盐溶液，一般作为溶剂，起溶解保护试剂的作用。它是生物化学研究中使用最为广泛的一种缓冲液，主要成分为Na2HPO4、KH2PO4、NaCl和KCl，由于Na2HPO4和KH2PO4它们有二级解离，缓冲的pH值范围很广。
一种基于上述检测装置的凝胶释放氧气测试方法，包括以下步骤：
(1)将释氧凝胶8固定在薄膜2上；
(2)用第一氧气测量装置6穿透薄膜2并使其探头插入到释氧凝胶8内，用第二氧气测量装置7穿透薄膜2和释氧凝胶8，使第二氧气测量装置7的探头穿出释氧凝胶8；
(3)将上述薄膜2覆盖并粘贴密封在敞口容器1的口部，使释氧凝胶8被固定在敞口容器1的口部，使第二氧气测量装置7的探头被置入到敞口容器1的内腔中；
(4)翻转敞口容器1并使第一出入口3和第二出入口4朝上，移除第一出入口3和第二出入口4上的夹子5，向第一出入口3内注入PBS缓冲溶液，直到敞口容器1内的空气被完全排出；
(5)翻转敞口容器1并使第二出入口4朝下，向第一出入口3内注入氮气，使容器内的PBS缓冲溶液从第二出入口4排出，直到敞口容器1内的PBS缓冲溶液被完全排出，使用夹子5封闭第一出入口3和第二出入口4，使敞口容器1内保持密闭状态；
(6)通过计算机记录第一氧气测试装置和第二氧气测试装置的氧气浓度或氧分压变化情况。
(7)设定第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7的测试周期为20min，当第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7测得的氧气浓度或氧分压的环比增长率不大于1％时，测试结束。
本发明提出的凝胶释放氧气测试方法和检测装置可定量评估凝胶的氧气释放速率和氧分压，可通过通入缓冲溶液和气体排除容器内空气中的氧气对测试结果的影响，第一氧气测量装置6可测得的氧气浓度或氧分压变化情况，通过数据分析可计算出释氧凝胶8的氧气释放速率。
本测试中的释氧凝胶8可以是凝胶材料或者凝胶材料组合物，凝胶材料或者凝胶材料组合物是一类可以释放氧气的凝胶材料，可以是包埋或吸附氧气(如全氟化碳和血红蛋白载体)的携氧型凝胶或化学生氧型凝胶(如敷料体系中置入生氧剂--主要是过氧化物和无机过氧化物盐如过碳酸、过氧化钙、过氧化镁或者催化剂，利用过氧化氢与水发生化学反应分解成氧气)中的一种。本测试方法和检测装置具有较广的适用范围。
为了排除敞口容器1内的空气中的氧气对测试结果的影响，步骤(5)中的缓冲溶液为PBS(phosphate buffer saline)缓冲溶液，步骤(5)中的气体为氮气。PBS缓冲溶液还可以使用其他在本测试条件下化学性质稳定的缓冲溶液代替，氮气还可以使用其他在本测试条件下化学性质稳定的惰性气体(如氦气、氖气或氩气等)代替。根据释氧凝胶8的释氧速度不同，可设置不同的第一氧气测量装置6和第二氧气测量装置7的测试周期。释氧速度越快，测试周期可设定得越短，设定合理的测试周期，可保证测试结果的准确并尽量加快测试进度。
以下为本实施例的一次实验结果：
本实验通过化学交联制备了聚(2-丙烯酰胺基-甲基丙磺酸钠盐)(PAMPSNa)水凝胶和PAMPSNa-海藻酸钠复合水凝胶，改复合水凝胶负载过氧化氢酶和过氧化氢后，体系能持续有效的释放氧气。利用本实施例的方法对该凝胶体系进行氧气释放的测定，得出结果如图5至6所示。本实验的测试周期设定为20min，从实验结果得出体系在300min左右达到平衡，为了进一步证明体系已经达到平衡，本试验在300min后再采集了机组数据。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：包括敞口容器和可覆盖并密闭敞口容器的口部的薄膜，敞口容器上设有至少两个与外界连通的出入口，敞口容器上设有至少一个可检测氧气浓度或氧分压的氧气测量装置。
2.根据权利要求1所述的凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：所述薄膜为聚乙烯薄膜或聚氯乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述的凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：所述氧气测量装置包括第一氧气测量装置和第二氧气测量装置，第一氧气测量装置可置入被测对象内，第二氧气测量装置可置入敞口容器的内腔中。
4.根据权利要求1所述的凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：所述氧气测量装置为氧气传感器探针，氧气传感器探针与外部的计算机连接。
5.根据权利要求1所述的凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：所述出入口包括第一出入口和第二出入口，第一出入口设在容器的侧壁或底部，第二出入口设在容器的底部。
6.根据权利要求5所述的凝胶释放氧气检测装置，其特征在于：所述第一出入口和第二出入口为软管接口，软管接口上套设有软管，软管上设有可封闭软管的夹子。
7.一种凝胶释放氧气测试方法，其特征在于：使用权利要求1-6任意一项所述的检测装置测试凝胶的氧气释放速率、氧气浓度或氧分压。
8.根据权利要求7所述的凝胶释放氧气测试方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将释氧凝胶固定在薄膜上；
(2)将氧气测量装置置入敞口容器的内腔中；
(3)将所述薄膜覆盖并密闭敞口容器的口部，使释氧凝胶被固定在敞口容器的口部；
(4)向所述密闭的敞口容器的内腔中注满缓冲溶液；
(5)向所述密闭的敞口容器中通入氮气或惰性气体，直到缓冲溶液被完全排出敞口容器外；
(6)使所述敞口容器保持密闭状态，通过氧气测试装置测试并记录敞口容器内的氧气浓度或氧分压。
9.根据权利要求8所述的凝胶释放氧气测试方法，其特征在于：所述步骤(6)中氧气测量装置的测试周期为5～30min，当氧气测量装置测得的氧气浓度或氧分压的环比增长率不大于1％时，测试结束。
10.根据权利要求8所述的凝胶释放氧气测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中的氧气测量装置包括第一氧气测量装置和第二氧气测量装置，第一氧气测量装置置入被测的释氧凝胶内，第二氧气测量装置置入敞口容器的内腔中。
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