CN111939320A - 一种富有弹性的模拟人皮肤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富有弹性的模拟人皮肤，医疗辅助技术领域。本发明先将壳聚糖、海藻酸钠和丝素蛋白混合，并加入聚乙二醇200，搅拌反应后，旋蒸浓缩，冷冻干燥，粉碎，制得改性壳聚糖，然后，将壳聚糖与加入溶有聚乳酸的有机溶剂中，并加入增塑剂，搅拌混合后，静置至溶剂蒸发，干燥，制得薄膜，最后，将薄膜依次与海藻酸钠溶液和氯化钙溶液混合，过滤，干燥后，制得富有弹性的模拟人皮肤。本发明制备的富有弹性的模拟人皮肤具有优异的弹行和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及医疗辅助技术领域，具体是一种富有弹性的模拟人皮肤。
背景技术
人造皮肤(亦称人工皮)，早有问世，60年代，国内外曾兴起一股″人工皮热″，其品种繁多，归纳起来，目前全世界已研究应用过的人造皮肤，有以下三类：(1)高分子塑料，合成多肽，人造纤维等合成材料制成的薄膜状，海棉状人造皮肤；(2)再生蛋白和动物组织羊膜，腹膜，胎膜等生物材料制成的人造皮肤；(3)全聚薄膜制成的薄片状人造皮肤。
上述各类人造皮肤，在临床应用中，比如筛状植皮法是将拟植皮的人造皮肤切开许多小口，在一定的张力条件下，固定于创面，即可增加皮片的面积，同时也便于渗出液引流。皮片生长后，这些小孔即自行愈合，遗留的斑状疤痕也可逐渐消退。但是，在植皮的过程中常会出现在植皮时，人造皮肤从切开的小口处被撕裂，从而使植皮失败。而其他的方法都存在不同方面和不同程度的缺点，或因粘附不牢，强度太差；或因抗原性太强，刺激性大；或因通透性能不好，易感染，或因阻碍自生体皮生长，疤痕累累；或因原料来源不易，成本太高；或因工艺繁什，制造困难，又难于贮存等，均先后被淘汰。″人工皮热″逐渐冷却，现在临床单位在治疗烧伤实践中，仍采用一些传统方法，造成了患者疼痛，疤痕过大，治疗期长等现象。因此急需研究和开发一种富有弹性的模拟人皮肤，以满足医疗方面的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富有弹性的模拟人皮肤，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：40～80份改性壳聚糖，45～100份聚乳酸，2～12份增塑剂和10～30份丝素蛋白。
作为优化，所述改性壳聚糖是由壳聚糖、海藻酸钠和聚乙二醇200制备而成，其中壳聚糖所占质量比为20％～40％，海藻酸钠所占质量比为50～70％，聚乙二醇200所占质量比为5～10％。
作为优化，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，邻苯二甲酸二正丁酯，邻苯二甲酸二异癸酯，邻苯二甲酸二异壬酯，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯，己二酸二辛酯，磷酸三甲酚酯或偏苯三酸三辛酯中任意一种，优选为邻苯二甲酸二异癸酯。
作为优化，所述富有弹性的模拟人皮肤主要包括以下重量份数的原料组分：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸，5份邻苯二甲酸二异癸酯和10份丝素蛋白。
作为优化，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料5～12倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8～0.9倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.1～0.2倍的聚乙二醇200，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，
粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15～1：20混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.05～0.10倍的邻苯二甲酸二异癸酯和聚乳酸质量0.5～1.5倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，搅拌混合后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置30～60min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗2～3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1～2h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：10～1：12混合，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1～2h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
作为优化，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：6～1：12混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量8000～10000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
作为优化，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷或二甲基亚砜中任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备富有弹性的模拟人皮肤时加入改性壳聚糖和增塑剂，并在制得薄膜后，将薄膜继续与海藻酸钠反应。
首先，增塑剂在加入产品中后，可有效提高聚乳酸的加工性能，从而使聚乳酸更好的薄膜化，并且，在增速剂的作用下聚乳酸柔韧性能得到显著提高，进而使得产品的弹性增加；其次，壳聚糖在经过改性后，壳聚糖分子上的活性氨基分别与丝素蛋白中的羧基以及海藻酸钠的羧基相结合，并且，在聚乙二醇200的作用下，海藻酸钠之间可可通过聚乙二醇200形成共价键交联，从而形成具有三维网络结构的大分子链，在加入产品中后，可进一步提高产品的弹性；再者，在制得薄膜后，将薄膜继续与海藻酸钠反应，可使薄膜中暴露在外侧任具有活性的丝素蛋白和海藻酸钠分子发生结合，进一步形成交联网络，进而在保证产品透气性的同时，使产品的弹性提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的富有弹性的模拟人皮肤的各指标测试方法如下：
弹性测试：用万能拉力器测试各实施例所得富有弹性的模拟人皮肤的拉伸断裂强度、伸长率和弹性模量。
实施例1
一种富有弹性的模拟人皮肤，按重量份数计，主要包括：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸，5份邻苯二甲酸二异癸酯和10份丝素蛋白。
一种富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料8倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.12倍的聚乙二醇200，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.06倍的邻苯二甲酸二异癸酯和聚乳酸质量0.8倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，于转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置45min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：102混合，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应30min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
作为优化，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：8混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量9000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
作为优化，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷。
实施例2
一种富有弹性的模拟人皮肤，按重量份数计，主要包括：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸，5份邻苯二甲酸二异癸酯和10份丝素蛋白。
一种富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料8倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.12倍的氯化钙，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.06倍的邻苯二甲酸二异癸酯和聚乳酸质量0.8倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，于转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置45min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：102混合，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应30min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
作为优化，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：8混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量9000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
作为优化，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷。
实施例3
一种富有弹性的模拟人皮肤，按重量份数计，主要包括：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸和10份丝素蛋白。
一种富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料8倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.12倍的聚乙二醇200，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.8倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，于转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置45min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：102混合，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应30min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
作为优化，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：8混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量9000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
作为优化，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷。
对比例
一种富有弹性的模拟人皮肤，按重量份数计，主要包括：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸和10份丝素蛋白。
一种富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料8倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.12倍的氯化钙，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.8倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，于转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置45min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：102混合，于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应30min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
作为优化，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
作为优化，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：8混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量9000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
作为优化，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例的富有弹性的模拟人皮肤的性能分析结果。
表1
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备富有弹性的模拟人皮肤时加入增塑剂和经聚乙二醇200处理的改性壳聚糖可有效提高产品的弹性，并且使产品具有良好的力学性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：40～80份改性壳聚糖，45～100份聚乳酸，2～12份增塑剂和10～30份丝素蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，所述改性壳聚糖是由壳聚糖、海藻酸钠和聚乙二醇200制备而成，其中壳聚糖所占质量比为20％～40％，海藻酸钠所占质量比为50～70％，聚乙二醇200所占质量比为5～10％。
3.根据权利要求2所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，邻苯二甲酸二正丁酯，邻苯二甲酸二异癸酯，邻苯二甲酸二异壬酯，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯，己二酸二辛酯，磷酸三甲酚酯或偏苯三酸三辛酯中任意一种，优选为邻苯二甲酸二异癸酯。
4.根据权利要求3所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，所述富有弹性的模拟人皮肤主要包括以下重量份数的原料组分：80份改性壳聚糖，100份聚乳酸，5份邻苯二甲酸二异癸酯和10份丝素蛋白。
5.根据权利要求4所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，所述富有弹性的模拟人皮肤的制备方法，主要包括以下制备步骤：
(1)将壳聚糖与海藻酸钠按质量比1：2混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖资料5～12倍的质量分数为4％的醋酸溶液，壳聚糖质量0.8～0.9倍的丝素蛋白和壳聚糖质量0.1～0.2倍的聚乙二醇200，搅拌混合，得混合分散液，将混合分散液旋蒸浓缩后，冷冻干燥，粉碎，得改性壳聚糖；
(2)将聚乳酸与有机溶剂按质量比1：15～1：20混合于烧瓶中，于温度为45℃的条件下搅拌至完全溶解，并向烧瓶中加入聚乳酸质量0.05～0.10倍的邻苯二甲酸二异癸酯和聚乳酸质量0.5～1.5倍的步骤(1)所得改性壳聚糖，搅拌混合后，于室温条件下静置使溶剂自然挥发，得薄膜坯料，将薄膜坯料于温度为65℃的条件下干燥60min后，得薄膜；
(3)将步骤(2)所得薄膜静与质量分数为5％的海藻酸钠溶液按质量比1：8混合，于室温条件下静置30～60min后，过滤，得预处理薄膜坯料，将预处理薄膜坯料用去离子水冲洗2～3次后，并于温度为60℃的条件下干燥1～2h，得预处理薄膜，将预处理薄膜与质量分数为3％的氯化钙溶液按质量比1：10～1：12混合，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为70℃的条件下干燥1～2h后，得富有弹性的模拟人皮肤；
(4)对步骤(3)所得富有弹性的模拟人皮肤进行指标分析。
6.根据权利要求5所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，步骤(1)所述壳聚糖为脱乙酰度70～95％的壳聚糖。
7.根据权利要求5所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，步骤(1)所述丝素蛋白的制备方法为将家蚕丝与质量分数为2％的碳酸钠溶液按质量比1：6～1：12混合，于温度为100℃的条件下搅拌混合2h后，过滤，得预处理家蚕丝，将预处理家蚕丝用去离子水洗涤3次后与氯化钙按质量比2：1混合，并加入预处理家蚕丝质量1.5倍的质量分数为45％的乙醇水溶液，于温度为80℃的条件下搅拌混合1h后，得蚕丝蛋白分散液，将蚕丝蛋白分散液用截留分子量8000～10000的透析袋透析72h后，抽滤，干燥，得丝素蛋白。
8.根据权利要求5所述的一种富有弹性的模拟人皮肤，其特征在于，步骤(2)所述有机溶剂为三氯甲烷或二甲基亚砜中任意一种。
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