CN110585477A - 一种气凝胶复合生物敷料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气凝胶复合生物敷料及其制备方法,涉及生物敷料领域,包括以下重量份的原料:气凝胶0.1‑1份、水胶体35‑45份、热塑性弹性体35‑45份、增粘剂2‑10份、增塑剂10‑20份。本发明将具有纳米多孔结构的憎水性气凝胶材料加入水胶体体系中,利用气凝胶的多孔和憎水性的特点来提高水胶体的敷料的吸水量和水汽透过率,通过气凝胶材料的憎水性能配合水胶体的吸水性能,在水胶体与气凝胶之间形成空气通道,可以有效增加敷料的水汽透过能力。
Description
技术领域
本发明属于外用药物技术领域,具体生物敷料技术领域。
背景技术
现有技术的创伤敷料多为棉垫、纱布,由于此类敷料产品抗菌性不佳,伤口感染机率高,而容易产生沾黏伤口的现象,且当更换敷料时,具有不易移除的缺点,进而造成伤口的二次伤害。故现有技术以天然高分子诸如海藻酸盐敷料或多醣体敷料做为不织布敷料取代棉垫、纱布等材质敷料,水胶体敷料是一种有着广泛应用前景的外用敷料,其可以用于伤口、疮、烫伤等多种皮肤性损伤。目前水胶体敷料一般是由亲水性高分子和热塑性弹性体橡胶混合加工而成。
中国专利申请文件CN104225663A公开了一种抗菌水胶体敷料及其制备方法,本发明所述抗菌水胶体敷料的制备方法是先将弹性体、增粘树脂、增塑剂、抗氧化剂加入密炼机中,混合,制备热熔压敏胶;再在热熔压敏胶中加入水胶体粒子、聚乙烯醇、壳聚糖衍生物、抑菌剂,混合;置于平板硫化机中处理,然后涂布于防水型聚氨酯背衬上,覆盖离型纸,经辐照灭菌,制备成品。该方法所制备的水胶体敷料具有良好的抗菌性能,无安全风险;制备过程中加入的聚乙烯醇成分可在辐照时发生交联形成物理凝胶,有效维持敷料的完整性,提高了敷料的耐腐蚀性。该水胶体层主要通过热塑性弹性体橡胶与水胶体进行混合制备而成,热塑性弹性体橡胶的密封性好,可以预防伤口被感染,但是仅仅通过热塑性弹性体橡胶与水胶体混合制备的敷料,存在透气性差的缺点,伤口长期在该敷料层内,产生的水汽不易散发出去,导致伤口腐烂的现象发生。
发明内容
本发明解决的技术问题在于:水胶体敷料主要通过热塑性弹性体橡胶和水胶体混合制备而成,存在透气性差的缺点,伤口长期在该敷料层内,产生的水汽不易散发出去,导致伤口腐烂的现象发生。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:
一种气凝胶复合生物敷料,包括以下重量份的原料:气凝胶0.1-1份、水胶体35-45份、热塑性弹性体35-45份、增粘剂2-10份、增塑剂10-20份。
优选地,所述气凝胶为憎水性气凝胶,所述气凝胶的密度为0.03-0.2g/cm3,BET比表面积为500-2000m2/g,气凝胶的孔隙率为70%-99%,气凝胶与水的接触角>140°。
优选地,所述气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、碳气凝胶中的一种或者多种。
碳气凝胶为碳纳米管气凝胶、石墨烯气凝胶等碳类气凝胶。
优选地,所述水胶体为海藻酸、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种混合。
优选地,所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
优选地,所述增粘剂为聚异丁烯。
优选地,所述增塑剂为石油树脂、液体石蜡中的任一种或两种混合。
本发明中还公开了一种气凝胶复合生物敷料的制备方法,具体地,包括以下步骤:
(1)将热塑性弹性体、增粘剂、增塑剂添加到一起,在130-190摄氏度下,搅拌混合均匀,得熔融弹性体;
(2)将气凝胶加入(1)制备的熔融弹性体中,在130-190℃下,搅拌混合均匀,得气凝胶-熔融弹性体复合体系;
(3)将水胶体粉末加入(2)制备的气凝胶-熔融弹性体复合体系中,在110-130℃下,搅拌混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型,即得成品。
优选地,所述搅拌混合均在真空度为0.01-0.1atm的环境下进行,在真空下进行混合可以防止在高温下,混合物与空气中的氧气反应被氧化,影响最终成品的质量和使用效果。
优选地,所述步骤(4)中注射成型的成品为厚度为1mm的生物敷料膜片。
优选地,所述步骤(1)中的混合速度为30-90转/分钟,混合时间为5-20分钟。
优选地,所述步骤(2)中的混合速度为10-30转/分钟,混合时间为5-20分钟。
优选地,所述步骤(3)中的混合速度为10-30转/分钟,混合温度为110-130℃。
本发明制备方法中混合搅拌速度在适量的转速范围内,主要是因为该混合搅拌是在高温高粘流体中进行,为避免在搅拌过程中生热过快以及搅拌过程中进入气泡,搅拌速度搅拌,同时高粘高温情况下,搅拌速度过快对设备损伤较大。
本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明将具有纳米多孔结构的憎水性气凝胶材料加入水胶体体系中,利用气凝胶的多孔和憎水性等特点来提高水胶体的敷料的吸水量和水汽透过率,通过气凝胶材料的憎水性能配合水胶体的吸水性能,在水胶体与气凝胶之间形成空气通道,可以有效增加敷料的水汽透过能力。
(2)本发明使用超低密度的气凝胶作为水胶体敷料的原材料之一,降低了水胶体敷料的密度,可以减轻水胶体敷料对创伤面的压力,防止水胶体中高分子材料对伤口的黏附,同时使用石油树脂或液体石蜡作为增塑剂,有效的软化了弹性体的分子链,减轻敷料贴附过程中的疼痛感。
(3)使用憎水性气凝胶材料,由于气凝胶材料与水的接触角较大(>140°),可以为水胶体溶胀提供空间,增加水胶体的吸水能力,从而提高敷料的吸水率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明气凝胶-水胶体复合生物敷料的工作原理示意图;
图中标记为:101-气凝胶-水胶体复合生物敷料;102-皮肤;103-伤口;201-水胶体颗粒;202-气凝胶颗粒;203-水汽;204-水汽通道;205-橡胶弹性体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
下面为具体实施例:
实施例1
(1)将35份苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,在真空度1atm环境下,加热到170摄氏度搅拌熔化后,向其中加入2份聚异丁烯和10份石油树脂,以30转/分钟搅拌混合20分钟,得熔融弹性体;
(2)将0.1份二氧化硅气凝胶粉末加入步骤(1)的制备的熔融弹性体中,在真空度1atm,温度110摄氏度下,以10转/分钟搅拌混合20分钟,得气凝胶-熔融弹性复合体系;
(3)在真空度1atm下,将35份的海藻酸加入到步骤(2)中制备的气凝胶-熔融弹性复合体系中,在真空度1atm,温度80摄氏度下,以10转/分钟搅拌混合20分钟混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型制备出气凝胶-水胶体复合生物敷料,气凝胶-水胶体复合生物敷料为1mm的生物膜片。
二氧化硅气凝胶的密度为0.03-0.2g/cm3,BET比表面积为500-2000m2/g,气凝胶的孔隙率为70%-99%,气凝胶与水的接触角>140°
具体使用时,如图1所示,将气凝胶-水胶体复合生物敷料101贴附在皮肤102上的伤口103处,具体作用时,橡胶弹性体205作为基体贴合在伤口103上,橡胶弹性体中的水胶体颗粒201可以大量吸收伤口的渗出液,橡胶弹性体中的气凝胶颗粒202与水胶体颗粒201之间的间隙形成水汽通道204,伤口103上产生的液体水汽203从水汽通道203处散发出去,提高伤口的透气率。
实施例2
(1)将45份苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,在真空度0.1atm环境下,加热到130摄氏度搅拌熔化后,向其中加入10份聚异丁烯和20份液体石蜡,以60转/分钟搅拌混合20分钟,得熔融弹性体;
(2)将1份石墨烯气凝胶粉末加入步骤(1)的制备的熔融弹性体中,在真空度0.1atm,温度130摄氏度下,以30转/分钟搅拌混合5分钟,得气凝胶-熔融弹性复合体系;
(3)在真空度0.1atm下,将45份的聚乙烯醇加入到步骤(2)中制备的气凝胶-熔融弹性复合体系中,在真空度0.1atm,温度130摄氏度下,以60转/分钟搅拌混合10分钟混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型制备出气凝胶-水胶体复合生物敷料,气凝胶-水胶体复合生物敷料为1mm的生物膜片。
石墨烯气凝胶的密度为0.03-0.2g/cm3,BET比表面积为500-2000m2/g,气凝胶的孔隙率为70%-99%,气凝胶与水的接触角>140°
实施例3
(1)将40份苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,在真空度0.5atm环境下,加热到190摄氏度搅拌熔化后,向其中加入8份聚异丁烯和16份石油树脂,以90转/分钟搅拌混合5分钟,得熔融弹性体;
(2)将0.6份TiO2气凝胶粉末加入步骤(1)的制备的熔融弹性体中,在真空度0.5atm,温度100摄氏度下,以20转/分钟搅拌混合15分钟,得气凝胶-熔融弹性复合体系;
(3)在真空度0.5atm下,将38份的羧甲基纤维素钠加入到步骤(2)中制备的气凝胶-熔融弹性复合体系中,在真空度0.5atm,温度100摄氏度下,以30转/分钟搅拌混合5分钟混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型制备出气凝胶-水胶体复合生物敷料,气凝胶-水胶体复合生物敷料为1mm的生物膜片。
TiO2气凝胶的密度为0.03-0.2g/cm3,BET比表面积为500-2000m2/g,气凝胶的孔隙率为70%-99%,气凝胶与水的接触角>140°
对比例1
(1)将35份苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,在真空度1atm环境下,加热到170摄氏度搅拌熔化后,向其中加入2份聚异丁烯和10份石油树脂,以10转/分钟搅拌混合20分钟,得熔融弹性体;
(2)在真空度1atm下,将35份的海藻酸加入到步骤(1)中制备的熔融弹性复合体系中,在真空度1atm,温度80摄氏度下,以10转/分钟搅拌混合20分钟混合均匀,得混合物料;
(3)将(2)制备的混合物料进行注射成型制备出气凝胶-水胶体复合生物敷料,气凝胶-水胶体复合生物敷料为1mm的生物膜片。
对比例2
(1)将35份苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,在真空度1atm环境下,加热到170摄氏度搅拌熔化后,向其中加入2份聚异丁烯和10份石油树脂,以10转/分钟搅拌混合20分钟,得熔融弹性体;
(2)将1.2份二氧化硅气凝胶粉末加入步骤(1)的制备的熔融弹性体中,在真空度1atm,温度110摄氏度下,以10转/分钟搅拌混合20分钟,得气凝胶-熔融弹性复合体系;
(3)在真空度1atm下,将35份的海藻酸加入到步骤(2)中制备的气凝胶-熔融弹性复合体系中,在真空度1atm,温度80摄氏度下,以10转/分钟搅拌混合20分钟混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型制备出气凝胶-水胶体复合生物敷料,气凝胶-水胶体复合生物敷料为1mm的生物膜片。
实验分析
将上述实施例1-3制得的生物敷料和对比例1-2制得的生物敷料进行性能测试;
分别取实施例1-3的生物敷料样品和对比例1-2制得的生物敷料的样品进行厚度测试,样品厚度以游标卡尺测试,在样品测试5个点厚度,计算平均值后取小数点后两位。
水汽透过率检测参照YY/T0471.2《接触性创面敷料实验方法-第2部分:透气膜敷料水蒸气透过率》测试方法进行测试。
样品吸水率测试方法如下:
分别将实施例1-3制得的生物敷料和对比例1-2制得的生物敷料各裁剪10×10×1mm样品5片,质量分别为M1,M2,M3,M4,M5;
将样片全部浸没入纯净水中,在25℃的情况下放置24小时,在测试过程中始终保持样品全部浸没在水中;
取出样品,使用湿毛巾将样片表面的水分小心擦拭干净,称取质量分别为M1′,M2′,M3′,M4′,M5′;
样品吸水率分别为:ρ1=(M1′-M1)/M1,ρ2=(M2′-M2)/M2,ρ3=(M3′-M3)/M3,ρ1=(M4′-M4)/M4,ρ5=(M5′-M5)/M5
样品平均吸水率为:ρ=(ρ1+ρ2+ρ3+ρ4+ρ5)/5
剥离强度测试方法:剥离强度参考GB2792-1998压敏胶粘带180剥离强度试验方法进行测试。
具体测试结果如下表1所示:
分析上表1数据:
(1)将实施例1的实验数据和对比例1的实验数据进行对比,可以看出实施例1的水汽透过率为998g/cm2·天,对比例1的水汽透过率为186g/cm2·天,实施例1的水汽透过率是对比例1的水汽透过率的5.37倍,同时实施例1的吸水率900%也明显高于对比例1的吸水率600%,而实施例1和对比例1的唯一区别在于,实施例1中生物敷料中添加有气凝胶,而对比例1中并未添加气凝胶,由此可以看出,适量凝胶的加入可以有效增加水胶体生物敷料的吸水性和水汽透过率。
(2)将实施例1、实施例2、实施例3中的水汽透过率和对比例2中的水汽透过率进行比较,可以看出对比例2中的水汽透过率最高,同时将实施例1、实施例2、实施例3中的水汽透过率和对比例2中的剥离强度进行比较,可以看出对比例2中剥离强度的值非常低,只有0.05KN/m,明显低于其他各组实验的剥离强度值。
单独对比例实施例1和对比例2,主要不同的是实施例1中的气凝胶用量为0.1份,而对比例2中气凝胶的用量为1.2份,气凝胶,密度小,体积大,当气凝胶用量过多时,那气凝胶在敷料体系中的占用空间过大,与敷料中的其他原料无法起到恨到的协同配合作用。因此气凝胶用量过多时,不仅不会明显增加生物敷料的吸水性和水汽透过率,而且会大大降低生物敷料的剥离强度,使生物敷料在皮肤的附着力下降。从表中数据可以看出,使用本发明气凝胶份数范围值制备的敷料不仅具有良好的吸水性和水汽透过率,同时具有良好的剥离强度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气凝胶复合生物敷料,其特征在于,包括以下重量份的原料:气凝胶0.1-1份、水胶体35-45份、热塑性弹性体35-45份、增粘剂2-10份、增塑剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述气凝胶为憎水性气凝胶,所述气凝胶的密度为0.03-0.2g/cm3,BET比表面积为500-2000m2/g,气凝胶的孔隙率为70%-99%,气凝胶与水的接触角>140°。
3.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、碳气凝胶中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述水胶体为海藻酸、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述热塑性弹性体为苯乙烯-聚戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
6.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述增粘剂为聚异丁烯。
7.根据权利要求1所述的气凝胶复合生物敷料,其特征在于,所述增塑剂为石油树脂、液体石蜡的中任一种或两种混合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的气凝胶复合生物敷料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将热塑性弹性体、增粘剂、增塑剂添加到一起,在130-190摄氏度下,搅拌混合均匀,得熔融弹性体;
(2)将气凝胶加入(1)制备的熔融弹性体中,在130-190℃下,搅拌混合均匀,得气凝胶-熔融弹性体复合体系;
(3)将水胶体粉末加入(2)制备的气凝胶-熔融弹性体复合体系中,在110-130℃下,搅拌混合均匀,得混合物料;
(4)将(3)制备的混合物料进行注射成型,即得成品。
9.根据权利要求8所述的气凝胶复合生物敷料的制备方法,其特征在于,所述搅拌混合均在真空度为0.01-0.1atm的环境下进行。
10.根据权利要求8所述的气凝胶复合生物敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中注射成型的成品为厚度为1mm的生物敷料膜片。
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