CN111408047A - 一种用于创面修复的导电微针贴片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于创面修复的导电微针贴片及其制备方法，该方法通过多模板复制和分步固化，制备得到针尖倾斜、包裹“E形”导轨的导电微针单位；两个针尖相对的导电微针单位间隔连接在纱布上，并通过固定在“E形”导轨中的导线分别连接电源正负极，从而制得卡扣状的导电微针贴片。本发明制备的导电微针贴片可贴附在创面处，其卡扣状的针尖有利于创面的收缩和固定，在连接外部电源时，两个微针单位间形成空间电场，可诱导细胞迁移、促进细胞增殖分化，从而加速创面愈合，功能多样、疗效显著，适用范围广。

Description

一种用于创面修复的导电微针贴片及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种用于创面修复的导电微针贴片及其制备方法。
背景技术
创面频繁地发生于日常生活和外科手术等，创面修复是全世界医疗卫生领域一个备受关注的问题。通常的创面修复方法有缝合、使用绷带固定、使用医用敷料等，而这些方法通过施加药物、敷料和创面的相互作用等方式对创面进行被动的治疗，而不涉及内源性细胞行为的调控，治疗效果有待提高。
电刺激响应是生物体的一个普遍现象，例如，当暴露在适当电场中时，许多细胞都会在形态、新陈代谢和行为上发生一系列的变化。利用这一现象，研究者们将电刺激应用于创伤愈合、神经再生、康复治疗、精神疾病治疗等诸多临床领域，而在创面修复中，适当的电刺激可以通过模拟内源性伤口愈合机制，引导细胞迁移，促进细胞代谢、增殖和分化，主动地加速伤口愈合。
因此，基于电刺激响应性，本发明通过多模板复制和分步固化的方法，将“E”形导轨封装在具有倾斜针尖的导电微针单位内部，且两个导电微针单位通过一端固定在“E”形导轨中的导线分别连接电源正负极，两块针尖相对的导电微针单位间隔连接在纱布上，研发了一种基于电刺激促进创面修复的卡扣状导电微针贴片，对于加速创面修复具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于创面修复的导电微针贴片及其制备方法，本发明通过卡扣状针尖钩住创面两侧，基于电刺激促进创面修复，可加速创面修复。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种用于创面修复的导电微针贴片的制备方法，包括如下步骤：
1）制备导电微针单位：将微针原材料溶液通过真空或离心的方式充分填充入带有倾斜针状孔的下模板上，盖上具有“E”形突起的上模板，微针原材料溶液固化后移除上模板，微针表面压制出“E”形导轨，将导电溶液灌注到“E”形导轨上，导线一端插入导电溶液中，再灌注微针原材料溶液，待微针原材料溶液固化后从下模板上剥离，得到导电微针单位；
2）制备导电微针贴片：选取两个针尖倾斜方向相对且导线分别连接电源正负极的导电微针单位，在底部分别涂抹少量的微针原材料溶液，将其间隔对称放置在纱布上，固化微针原材料溶液使导电微针单位和纱布连接，制得导电微针贴片。
进一步地，所述微针原材料溶液选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基透明质酸、甲基丙烯酸酯明胶、聚乙二醇双丙烯酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
进一步地，所述微针原材料溶液在固化之前需要避光放置。
进一步地，所述导电微针单位的针尖的排数和列数均大于1，针尖倾斜角度为0°-60°，针尖长度为0.5-1.5mm。
进一步地，所述针尖为圆锥形、三棱锥形或四棱锥形，当针尖为圆锥形时，其底部半径为100-400μm，当针尖为三棱锥形或四棱锥形时，其底部边长为100-400μm。
进一步地，所述导电溶液选自液态金属、石墨稀溶液、黑磷片层溶液、过渡金属碳/氮化物溶液（MXene）、碳纳米管溶液、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸中的一种。
进一步地，所述微针原材料溶液的固化方法为向微针原材料溶液中加入体积百分比为1%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，在紫外光照射下聚合。
进一步地，步骤2）中，针尖倾斜方向相反的导电微针单位通过针状孔朝向相反的下模板实现，且构成导电微针贴片的两个导电微针单位的针尖相向分布，形成卡扣状。
本发明还提供了一种通过上述制备方法制得的用于创面修复的导电微针贴片，包括导电微针单位和纱布，两个针尖倾斜方向相对且导线分别连接电源正负极的导电微针单位通过固化微针原材料溶液底部固定连接在纱布上，两个导电微针单位之间间隔1-5cm，且两个导电微针单位的针尖相向分布，形成卡扣状。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明提供的用于创面修复的导电微针贴片制备方法，通过多模板复制和分步固化，制备得到针尖倾斜、包裹“E”形导轨的导电微针单位；两个导电微针单位间隔连接在纱布上，且两个导电微针单位通过一端固定在“E”形导轨中的导线分别连接电源正负极，得到针尖呈卡扣状分布的导电微针贴片，制备方法简单、可靠；
2）本发明提供的导电微针贴片具有卡扣状针尖结构，左右侧针尖分别向内挤压并卡住创面两侧，有利于收缩并固定创口，防止创口再次开裂；
3）本发明提供的导电微针贴片每个导电微针单位内部均封装有“E”形导轨，两个导电微针单位的“E”形导轨分别连接外接电源的正负极时可以在创面处产生空间分布的电场，从而诱导细胞迁移，调控细胞增殖分化等行为，主动地促进创面修复。
附图说明
图1为本发明用于创面修复的导电微针贴片的结构示意图；
图2为图1的导电微针单位结构示意图；
图3为本发明的下模板结构示意图；
图4为本发明的上模板结构示意图；
图5为实施例3中对照组和实验组HE染色图，其中A为对照组创面HE染色结果，B为实验组创面HE染色结果。
其中的附图标记为：导电微针单位1、下模板1-1、针状孔1-11、上模板1-2、“E”形突起1-21、“E”形导轨1-3、导线1-4、针尖1-5、纱布2。
具体实施方式
为了使本领域技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
本发明提供了用于创面修复的导电微针贴片的制备方法，包括如下步骤：
1）制备导电微针单位1：将微针原材料溶液通过真空或离心的方式充分填充入带有倾斜针状孔1-11的下模板1-1上，盖上具有“E”形突起1-21的上模板1-2，微针原材料溶液固化后，移除上模板1-2，微针表面压制出“E”形导轨1-3，将导电溶液灌注到“E”形导轨1-3上，导线1-4一端插入导电溶液中，再灌注微针原材料溶液，待微针原材料溶液固化后从下模板1-1上剥离，得到导电微针单位；
2）制备导电微针贴片：选取两个针尖1-5倾斜方向相对且导线1-4分别连接电源正负极的导电微针单位1，在底部分别涂抹少量的微针原材料溶液，将其间隔放置在纱布2上，固化微针原材料溶液使导电微针单位1和纱布2连接，制得导电微针贴片。
其中，所述微针原材料溶液选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基透明质酸、甲基丙烯酸酯明胶、聚乙二醇双丙烯酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种，且微针原材料溶液在固化之前需要避光放置。
进一步地，所述导电微针单位的针尖的排数和列数均大于1，针尖倾斜角度为0°-60°，针尖长度为0.5-1.5mm。
进一步地，所述针尖为圆锥形、三棱锥形或四棱锥形，当针尖为圆锥形时，其底部半径为100-400μm，当针尖为三棱锥形或四棱锥形时，其底部边长为100-400μm。
进一步地，所述导电溶液选自液态金属、石墨稀溶液、黑磷片层溶液、过渡金属碳/氮化物溶液（MXene）、碳纳米管溶液、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸中的一种。
进一步地，所述微针原材料溶液的固化方法为向微针原材料溶液中加入体积百分比为1%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，在紫外光照射下聚合。
进一步地，步骤2）中，针尖1-5倾斜方向相反的导电微针单位1通过针状孔1-11朝向相反的下模板1-1实现，两个导电微针单位1对称连接在纱布2上，且两个导电微针单位1的针尖1-5相向分布，形成卡扣状。
本发明基于电刺激响应性，通过多模板复制和分步固化的方法，将“E”形导轨1-3封装在具有倾斜针尖的导电微针单位内部，并通过纱布连接两块针尖相对的导电微针单位制得用于创面修复的导电微针贴片，制备方法简单、可靠。
基于上述制备方法制备了用于创面修复的导电微针贴片，包括导电微针单位1和纱布2，两个针尖1-5倾斜方向相反且导线1-4分别连接电源正负极的导电微针单位1通过固化微针原材料溶液底部固定连接在纱布2上，两个导电微针单位1之间间隔1-5cm，两个导电微针单位1的针尖1-5相向分布，形成卡扣状。
本发明提供的导电微针贴片具有相向排布成卡扣状的针尖1-5，它们可以分别向内挤压并卡住创面的两侧，有利于收缩并固定创口，防止创口再次开裂；同时两个导电微针单位1的“E”形导轨1-3通过导线1-4分别外接电源的正负极，可以在创面处产生空间分布的电场，诱导细胞迁移，调控细胞增殖分化等行为，主动地促进创面修复。
以下为实施例：
实施例1
一种以液态金属为导电溶液的导电微针贴片，按照如下方法制备：
（1）配置微针原材料溶液和导电溶液
微针原材料溶液：配置含有质量分数为50%的聚乙二醇双丙烯酸酯和质量分数为20%的聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯的混合液，作为微针原材料溶液，并避光放置；向作为微针原材料溶液中添加体积分数为1%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，形成待固化微针原材料溶液，该待固化微针原材料溶液在紫外光照射下聚合即使微针原材料溶液固化；
导电溶液：选用液态金属作为导电溶液，放置在注射器内。
（2）制备针尖1-5向右倾斜的导电微针单位1
首先，将待固化微针原材料溶液滴加在具有有序排列的向右倾斜针状孔1-11（3排5列）的下模板1-1（如图3）表面，真空处理5分钟，使待固化微针原材料溶液充分装填到下模板1-1的针状孔1-11内；将具有“E”形突起1-21的上模板1-2（如图4所示）对齐地盖在下模板1-1上，用移液枪吸走多余溢出的待固化微针原材料溶液后，在100W紫外下照射20s，使待固化微针原材料溶液固化；然后取走上模板1-2，在微针上表面形成的“E”形导轨1-3中用注射器填充导电溶液，并将导线1-4的一端插入“E”形导轨1-3内的导电溶液中；最后，加入待固化微针原材料溶液以覆盖“E”形导轨1-3，在100W紫外下照射20s以封装“E”形导轨1-3和导线1-4，移除下模板1-1后即可得到完整的针尖1-5向右倾斜的导电微针单位1，如图2所示。
（3）制备针尖1-5向左倾斜的导电微针单位1
首先，将待固化微针原材料溶液滴加在具有有序排列的向左倾斜针状孔1-11（3排5列）的下模板表面，真空处理5分钟，使待固化微针原材料溶液充分装填到下模板1-1的针状孔1-11内；将具有“E”形突起1-21的上模板1-2对齐地盖在下模板1-1上，用移液枪吸走多余溢出的待固化微针原材料溶液后，在100W紫外下照射20s，使待固化微针原材料溶液固化；然后取走上模板1-2，在微针上表面形成的“E”形导轨1-3中用注射器填充导电溶液，并将导线1-4的一端插入“E”形导轨1-3内的导电溶液中；最后，加入待固化微针原材料溶液以覆盖“E”形导轨1-3，在100W紫外下照射20s以封装“E”形导轨1-3和导线1-4，移除下模板1-1后即可得到完整的针尖1-5向右倾斜的导电微针单位1。
（4）制备导电微针贴片
在上述制备的两种导电微针单位1的“E”形导轨1-3侧（导电微针单位1底部）分别涂抹少量的待固化微针原材料溶液，并将其以1厘米间距、微针针尖1-5相向对称排列方式放置在纱布2上；使用100W紫外下照射20s以连接导电微针单位1和纱布2，最终可得到以液态金属为导电溶液的导电微针贴片，如图1所示。
实施例2
一种以多壁碳纳米管分散液为导电溶液的导电微针贴片，按照如下方法制备：
（1）配置微针原材料溶液和导电溶液
微针原材料溶液：配置含有质量分数为10%的甲基透明质酸和质量分数为30%的甲基丙烯酸酯明胶的混合液，作为微针原材料溶液，并避光放置；向作为微针原材料溶液中添加体积分数为1%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，形成待固化微针原材料溶液，该待固化微针原材料溶液在紫外光照射下聚合即使微针原材料溶液固化；
导电溶液：选用质量分数为8%的多壁碳纳米管分散液作为导电溶液，放置在注射器内。
（2）制备针尖1-5向右倾斜的导电微针单位1
首先，将待固化微针原材料溶液滴加在具有有序排列的向右倾斜的针状孔1-11（2排4列）的下模板1-1表面，真空处理5分钟，使待固化微针原材料溶液充分装填到下模板1-1的针状孔1-11内；将具有“E”形突起的上模板1-2对齐地盖在下模板1-1上，用移液枪吸走多余溢出的待固化微针原材料溶液后，在100W紫外下照射20s，使待固化微针原材料溶液固化；然后取走上模板1-2，在微针上表面形成的“E”形导轨1-3中用注射器填充导电溶液，并将导线1-4的一端插入“E”形导轨1-3内的导电溶液中；最后，加入待固化微针原材料溶液以覆盖“E”形导轨1-3，在100W紫外下照射20s以封装“E”形导轨1-3和导线1-4，移除下模板1-1后即可得到完整的针尖1-5向右倾斜的导电微针单位1。
（3）制备针尖1-5向左倾斜的导电微针单位1
首先，将待固化微针原材料溶液滴加在具有有序排列的向左倾斜针状孔1-11（2排4列）的下模板1-1表面，真空处理5分钟，使待固化微针原材料溶液充分装填充到下模板1-1的针状孔1-11内；将具有“E”形突起1-21的上模板1-2对齐地盖在下模板1-1上，用移液枪吸走多余溢出的待固化微针原材料溶液后，在100W紫外下照射30秒，使待固化微针原材料溶液固化；然后取走上模板1-2，在微针上表面形成的“E”形导轨1-3中用注射器填充导电溶液，并将导线1-4的一端插入“E”形导轨1-3内的导电溶液中；最后，加入待固化微针原材料溶液以覆盖“E”形导轨1-3，在100W紫外下照射30s以封装“E”形导轨1-3和导线1-4，移除下模板1-1后即可得到完整的针尖1-5向左倾斜的导电微针单位1。
（4）制备导电微针贴片
在上述制备的两种导电微针单位1的“E”形导轨1-3侧分别涂抹少量的待固化微针原材料溶液，并将其以5厘米间距、微针针尖1-5相向排列方式放置在纱布2上，使用100W紫外下照射30s以连接导电微针单位1和纱布2，最终可得到以多壁碳纳米管分散液为导电溶液的导电微针贴片。
实施例3 用于创面修复的导电微针贴片作用于在大鼠线状创面
以实施例1制备的导电微针贴片为例，用10%（w/v）的水合氯醛腹腔注射麻醉12只重量250-300 g的雄性大鼠，背部备皮，人为制造长2cm的创面；
将上述背部有创伤的大鼠随机分为对照组和实验组，每组6只：对照组：不接受任何治疗；实验组：将导电微针贴片弯曲使两侧针尖1-5正对大鼠背部创面，并将其按压在创口两侧，两个导电微针贴片的针尖1-5向中间倾斜并卡住创面两侧，然后用绷带或胶带固定住纱布2，然后接通电源，通过电刺激促进创面修复治疗；治疗7天后，从大鼠背部创面取样，进行HE染色；
由图5所示的HE染色结果可见，对照组皮肤开裂，创面面积大，几乎未见上皮化，说明创面状况严重；而实验组创面面积小，上皮大量再生，皮肤基本恢复，表明本用于创面修复的导电微针贴片通过针尖1-5卡住创面两侧，有利于收缩并固定创口，防止创口再次开裂，通过两个导线1-4分别连接电源正负极，在创面处产生空间分布的电场，可诱导细胞迁移，调控细胞增殖分化等行为，进而主动地促进创面修复，相对于对照组的自修复，本导电微针贴具有良好的促进创面修复的能力。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于创面修复的导电微针贴片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）制备导电微针单位（1）：将微针原材料溶液填充入带有倾斜针状孔（1-11）的下模板（1-1）上，盖上具有“E”形突起（1-21）的上模板（1-2），微针原材料溶液固化后移除上模板（1-2），微针表面压制出“E”形导轨（1-3），将导电溶液灌注到“E”形导轨（1-3）上，导线（1-4）一端插入导电溶液中，再灌注微针原材料溶液，待微针原材料溶液固化后从下模板（1-1）上剥离，得到导电微针单位；
2）制备导电微针贴片：将两个针尖（1-5）倾斜方向相对且导线（1-4）分别连接电源正负极的导电微针单位（1）间隔固定连接在纱布（2）上，制得导电微针贴片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述微针原材料溶液选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基透明质酸、甲基丙烯酸酯明胶、聚乙二醇双丙烯酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述微针原材料溶液在固化之前需要避光放置。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述导电微针单位（1）的针尖（1-5）的排数和列数均大于1，针尖（1-5）倾斜角度为0°-60°，针尖（1-5）长度为0.5-1.5mm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述针尖（1-5）为圆锥形、三棱锥形或四棱锥形，当针尖（1-5）为圆锥形时，其底部半径为100-400μm；当针尖（1-5）为三棱锥形或四棱锥形时，其底部边长为100-400μm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，微针原材料溶液通过真空或离心的方式充分填充入下模板（1-1）。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述导电溶液选自液态金属、石墨稀溶液、黑磷片层溶液、过渡金属碳/氮化物溶液、碳纳米管溶液、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸中的一种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述微针原材料溶液的固化方法为向微针原材料溶液中加入体积百分比为1%的2-羟基-2-甲基苯丙酮，在紫外光照射下聚合。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，针尖（1-5）倾斜方向相反的导电微针单位（1）通过针状孔（1-11）朝向相反的下模板（1-1）实现，通过在导电微针单位（1）底部分别涂抹少量的微针原材料溶液，将其间隔对称放置在纱布（2）上，固化微针原材料溶液使导电微针单位（1）与纱布（2）固定连接，且两个导电微针单位（1）的针尖（1-5）相向分布，形成卡扣状。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的用于创面修复的导电微针贴片，其特征在于，包括导电微针单位（1）和纱布（2），两个针尖（1-5）倾斜方向相反且导线（1-4）分别连接电源正负极的导电微针单位（1）对称连接在纱布（2）上，两个导电微针单位（1）之间间隔1-5cm，且两个导电微针单位（1）的针尖（1-5）相向分布，形成卡扣状。
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