CN113713164A - 一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及伤口敷料领域，具体讲，涉及一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法及产品。壳聚糖聚合物敷料包括聚合物基底和设置于聚合物基底表面的凸起，若干凸起形成图案；制备方法至少包括以下步骤：设计凸起形成的图案；根据图案制作模具；配制壳聚糖溶胶；将壳聚糖溶胶倒在模具表面，经脱泡、静置、干燥、揭膜，即得壳聚糖聚合物敷料。本发明制备得到了一种表面具有凸起的壳聚糖聚合物敷料，从而获得一种快速、安全、有效的止血抗菌敷料。
Description
技术领域
本发明涉及止血敷料领域，具体讲，涉及一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法及产品。
背景技术
创伤性出血是军事和平民伤亡的主要原因。据报道，大动脉出血造成50％的战场伤亡，在平民的临床环境中也造成31％的死亡率。及时止血对于减少失血，治疗出血创伤，提高救治生存率至关重要。出血继发感染，进一步增加致残率和死亡率。因此，对敷料的性能有较高的要求。
壳聚糖是一种线性碱性多糖，可由天然多糖甲壳素脱乙酰化得到，具有良好的生物相容性和生物可降解性，是一种潜力巨大的功能性生物材料。壳聚糖具有一定的止血性能，但其抗菌活性有限，对壳聚糖改性一直都是研究热点。
为进一步提高敷料的性能，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一发明目的在于提供一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法。
本发明的第二发明目的在于提供上述方法制备得到的壳聚糖聚合物敷料。
本发明的第三发明目的在于提供用于制备上述壳聚糖聚合物敷料的模具。
为了完成本发明的发明目的，采用的技术方案为：本发明提出一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法，所述壳聚糖聚合物敷料包括聚合物基底和设置于所述聚合物基底表面的凸起，所述若干凸起形成图案；制备方法至少包括以下步骤：
S1、设计所述凸起形成的图案；
S2、根据所述图案制作具有与所述图案相对应的阴文的模具，所述阴文由若干凹槽构成；
S3、配制壳聚糖溶胶；
S4、将所述壳聚糖溶胶倒在所述模具表面，经脱泡、静置、干燥、揭膜，即得所述壳聚糖聚合物敷料。
本发明还提出采用上述制备方法制备得到的壳聚糖聚合物敷料。
本发明还提出一种用于制备上述壳聚糖聚合物敷料的模具，所述模具上设置有若干与所述壳聚糖聚合物敷料上凸起对应的阴文凹槽。
本发明至少具有以下有益的效果：
本发明提出一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法，制备得到了一种表面具有凸起的壳聚糖聚合物敷料，从而获得一种快速、安全、有效的止血抗菌敷料。
附图说明
图1为鲨鱼皮的实际形态的扫描电子显微镜图片；
图2为根据鲨鱼皮构建的基本凸起单元；
图3为本发明实施例中某一图案膜的俯视角度的示意图；
图4为本发明实施例中某一图案膜的一组凸起单元的示意图；
图5为本发明实施例中某一图案膜的一个凸起的纵切面的示意图；
图6为本发明实施例中又一图案膜的俯视角度的示意图；
图7为本发明实施例中又一图案膜的等轴视图；
图8为本发明实施例中又一图案膜的凸起单元的示意图；
图9为本发明实施例中又一图案膜的一个凸起的纵切面的示意图；
图10为各图案膜的红外谱图；
图11为图案膜2的扫描电镜形貌观察结果；
图12为各图案膜、平面膜在PBS溶液中30分钟的溶胀度(t检验，n＝3，**:p<0.01)；
图13为各图案膜、平面膜在PBS溶液中1天的溶解度(t检验，n＝3，*:p<0.05，**:p<0.01，ns:p>0.05)；
图14为各图案膜、平面膜对金黄色葡萄球菌的抑菌率(t检验，n＝3，*:p<0.05，**:p<0.01)；
图15为各图案膜、平面膜对大肠埃希氏菌的抑菌率(t检验，n＝3，*:p<0.05，**:p<0.01)；
图16为各图案膜、平面膜体外全血凝固实验结果(t检验，n＝3，*:p<0.05，ns:p>0.05)。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
壳聚糖聚合物敷料是应用于伤口之上，作用至伤口愈合及皮损愈合，其具有抵御机械碰撞、阻隔脏物污染和化学刺激、减轻组织炎症、防止二次感染、防止干燥和体液丢失等作用，从而对伤口实行全面保护。为了进一步创造促进伤口愈合的微环境，特提出本发明。本发明实施例提出一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法，壳聚糖聚合物敷料包括聚合物基底和设置于聚合物基底表面的凸起，若干凸起形成图案；壳聚糖聚合物敷料(下文简称为图案膜)的制备方法至少包括以下步骤：
S1、设计若干凸起形成的图案；
S2、根据图案制作具有与图案相对应的阴文的模具，阴文由若干凹槽构成；
S3、配制壳聚糖溶胶；
S4、将壳聚糖溶胶倒在模具表面，经脱泡、静置、干燥、揭膜，即得图案膜。
本发明实施例的壳聚糖聚合物敷料的制备方法，采用模具印迹法流延成膜。根据凸起的图案，先制造对应的阴文模具(即凹槽)，将配好的壳聚糖溶胶倒入模具中，通过溶剂分子的不断蒸发，溶质不断析出，最后干燥的固体溶质填满阴文模具。通过揭膜，即可生成特定图案。在研究过程中，发现采用模具制备具有操作简单、重复性好、图案完整度高等优点。
本发明实施例的图案是从鲨鱼皮的形态获得灵感、并改进得到的。鲨鱼皮的实际形态的扫描电镜图片如图1所示，观察鲨鱼皮表面形貌，鲨鱼皮表面覆盖着一层由微小鳞片组成的角质层，微小鳞片排列紧凑有序，呈菱形且方向趋向一致，微小鳞片上还附着有规律平行排列的凸起。菱形微小鳞片上凸起可近似为由7个长短不一的凸起构成的基本凸起单元，上下、左右对称，构建的基本凸起单元如图2所示，白色箭头所指位置为凸起(riblet)。本发明实施例参考鲨鱼皮，设计得到基本凸起单元与鲨鱼皮微观结构相似，并有规律排列，从而形成鲨鱼皮仿生图案。
在本发明实施例的某一具体实施方式中，S1包括：
S11、凸起具有沿第一方向上的长度，沿第二方向上的长度，沿第三方向上的高度；第二方向垂直于第一方向，第三方向同时垂直于第一方向和第二方向；第一方向和第二方向构成的平面，与聚合物基底和凸起结合的表面所在平面重合或平行；为描述方便，将第一方向和第二方向构成的平面作为水平面，第三方向作为竖直方向；
将凸起沿第一方向以1～M个、沿第二方向以1～N个为一组，形成一个凸起单元，凸起单元即循环重复单元；
S12、将凸起单元按照第一方向和第二方向依次排列，获得壳聚糖聚合物敷料的图案。
通过图案化中凸起尺寸和排布的设计，可调节图案化聚合物敷料的比表面积以及凸起体积，从而可形成稳定的、方便制备的、性能可控的聚合物敷料。本领域技术人员可根据需要设计各种图案，从而制备出具有不同图案变化的聚合物敷料。
在某一具体实施方式中，如图3～图5所示，图3为图案膜的俯视角度的示意图，图4为图案膜一组凸起单元的示意图，图5为图案膜的一个凸起的纵切面的示意图。在一个凸起单元中，第一方向有2个凸起、沿第二方向有6个凸起，即M＝2，N＝6；
沿第一方向的第1排中，沿第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿第一方向上的长度为A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第2个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第3个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第4个凸起沿第一方向上的长度为4A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第5个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第6个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A；沿第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿第二方向上的两个相邻凸起之间的间距为A；
沿第一方向的第2排中，沿第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿第一方向上的长度为4A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第2个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第3个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第4个凸起沿第一方向上的长度为A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第5个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第6个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，沿第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿第二方向上的两个相邻凸起之间的间距为A；
A的范围为1～1000μm，优选为100～900μm，更优选为200～600μm，进一步优选为200～400μm。
在实际生产过程中，如果凸起有过多的垂直面和直角，不能保证很好地脱模。因此，需要对凸起进行修正，以便脱模。对凸起的顶部边缘和侧棱进行圆角处理。凸起包括底部和顶部，顶部的纵切面为弓形或半圆形，底部的纵切面为梯形，梯形的底角为80°～90°，优选为85°。改进设计后的图案的示意图如图6～图9所示。图6为图案膜的俯视角度的示意图，图7为图案膜的等轴视图，图8为图案膜一组凸起单元的示意图，图9为一个凸起的纵切面的示意图。
在本发明实施例的某一具体实施方式中，S3包括：
S31、将壳聚糖和甘油加入到乙酸水溶液中，55～65℃水浴下搅拌至溶解，搅拌的时间为3～5小时，优选为4小时；
S32、溶解后除溶胶内气泡；除溶胶内气泡为采用超声处理，超声处理的时间为10～20分钟；
S33、静置，得到壳聚糖溶胶；静置的环境温度为18～28℃，静置的时间为8～14小时。
在本发明实施例的某一具体实施方式中，经研究发现，决定膜质量的关键因素包括壳聚糖浓度、甘油浓度和铺膜量：
具体的，壳聚糖溶胶中壳聚糖的质量百分比浓度为1～5％；如果壳聚糖的浓度过低，铺膜量过多，干燥时间过长。如果壳聚糖的浓度过高，导致粘度过高，溶胶不容易进入模具凹槽，产生大量气泡，真空除气泡困难。为提高成膜效率，CS浓度在能很好地除气泡的基础上，浓度尽可能高。
甘油主要作用是增加壳聚糖膜的塑性，添加量不易过高，否则影响抗菌等性能。进一步优选的，壳聚糖溶胶中甘油的质量百分比浓度为0～2％，优选为0.4～1.2％，最优选为0.4％。
进一步优选的，壳聚糖溶胶中乙酸的体积百分比浓度为2％；如果乙酸的浓度过低，不利于壳聚糖溶解；但如果乙酸的溶度过高，则易导致敷料的酸性过高，敷料将对伤口形成刺激等潜在危害。
溶胶中各成分的浓度在上述范围内时，膜表面图案在水中能较好地保持。说明本发明实施例制备得到的图案膜在实际使用时的图案牢固，性能稳定。纯的壳聚糖膜在溶液中形状保持能力差，添加适当甘油后，可显著提高图案膜的形状保持能力。
在保证膜完整的基础上，尽量做到铺膜量小。铺膜量小，膜的厚度薄，能在一定程度上增加膜的柔韧性。铺膜量小还能缩短干燥时间，提高干燥效率。铺膜量用于保证膜的均匀性且易揭膜。铺膜量与壳聚糖溶胶的配方、模具上孔的体积都有关系，因此，在制备之前，需要测定壳聚糖溶胶在模具上的最佳铺膜量，将最佳铺膜量体积的壳聚糖溶胶倒在模具表面进行铺膜。
优选的，最佳铺膜量的测定方法为：配制壳聚糖溶胶，设置铺膜量的差值为0.01～0.1g/cm2。本领域技术人员可根据模具的尺寸以及实验的精密度要求选择合适的差值，可设置为3～5组；例如，具体可设置为0.4g/cm2、0.5g/cm2、0.6g/cm2。将一系列体积的壳聚糖溶胶分别倒在模具表面；经脱泡、静置、干燥后揭膜，将完整揭膜的最小铺膜量作为最佳铺膜量。
在本发明实施例的某一具体实施方式中，S4包括：
S41、将壳聚糖溶胶倒在模具表面。
S42、脱泡，脱泡用于去除模具与壳聚糖溶胶之间气泡，脱泡的条件为：在-0.08～-0.1MPa真空度下脱泡1～4小时，优选在-0.097MPa真空度下脱泡2小时。
S43、静置，静置让模具上方溶胶面均匀，防止膜厚度不一，静置的条件为：在-0.045～-0.055Mpa真空度、35～45℃下静置3～5小时，优选在-0.05MPa真空度、40℃下静置4小时。
S44、干燥，干燥的温度为45～65℃，优选为48～55℃，干燥的时间为9～34小时。干燥条件也是决定膜质量的关键因素。干燥的温度不宜过高，否则对模具和成膜均匀性影响较大。50℃时，模具表面不易变色，且成膜较为均匀。
S45、揭膜，即得图案膜。
本发明实施例还涉及上述制备方法制备得到的壳聚糖聚合物敷料。敷料具有良好的止血性、抑菌性、形状保持性和吸水性。在使用时，不会溶解、脱落，保证使用的安全性和有效性。
本发明实施例还涉及一种用于制备上述壳聚糖聚合物敷料的模具，模具上设置有若干与壳聚糖聚合物敷料上凸起对应的阴文凹槽。
实施例1凸起图案及对应的阴文的模具的设计
1、设计凸起形成的图案
凸起具有沿第一方向上的长度，沿第二方向上的长度，沿第三方向上的高度；第二方向垂直于第一方向，第三方向同时垂直于第一方向和第二方向；第一方向和第二方向构成的平面，与聚合物基底和凸起结合的表面所在平面重合或平行；为描述方便，将第一方向和第二方向构成的平面作为水平面，第三方向作为竖直方向。
将凸起沿第一方向以1～2个、沿第二方向以1～6个为一组，形成一个凸起单元。
沿第一方向的第1排中，沿第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿第一方向上的长度为A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第2个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第3个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第4个凸起沿第一方向上的长度为4A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第5个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第6个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A；沿第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿第二方向上的两个相邻凸起之间的间距为A；
沿第一方向的第2排中，沿第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿第一方向上的长度为4A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第2个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第3个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第4个凸起沿第一方向上的长度为A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第5个凸起沿第一方向上的长度为2A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，第6个凸起沿第一方向上的长度为3A、沿第二方向上的长度为A、沿第三方向上的高度为A，沿第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿第二方向上的两个相邻凸起之间的间距为A；A的范围为分别200μm、300μm、400μm。
将图案按照第一方向、沿第二方向依次排列，获得壳聚糖聚合物敷料的图案，设计图案如图6～图9所示。
2、根据图案制作具有与图案相对应的阴文的模具，阴文由若干凹槽构成；按照A为200μm、300μm、400μm制备相应的阴文模具。使用北京精雕集团JDSoft SurfMill8.0 Pro软件进行模具的三维设计。使用北京精雕集团JDLVM400T型精雕机雕刻模具，雕刻基材为6061铝合金。得到三种尺寸的模具，如表1所示。
表1三种模具尺寸
经计算，以平面为基准，三种模具上表面积增加约62.5％；以A200模具凹陷部分体积为基准，A300、A400模具凹陷部分体积分别增加约150％、200％。
实施例2：图案膜的制备
1、配制壳聚糖溶胶：壳聚糖、甘油的质量百分比浓度、乙酸的体积百分比浓度如表2所示：壳聚糖和甘油加入到乙酸水溶液中、60℃水浴磁力搅拌4h；超声除气泡15min；阴凉处静置12h；
表2配方表
| 配方名称 | 壳聚糖 | 甘油 | 乙酸 |
| 配方1 | 4％ | 0％ | 2％ |
| 配方2 | 4％ | 0.4％ | 2％ |
| 配方3 | 4％ | 0.8％ | 2％ |
| 配方4 | 4％ | 1.2％ | 2％ |
| 配方5 | 3％ | 0.4％ | 2％ |
| 配方6 | 5％ | 0.4％ | 2％ |
2、测定每种壳聚糖溶胶在模具上的最佳铺膜量：设置铺膜量的差值为0.1g/cm2，将一系列体积的壳聚糖溶胶分别倒在模具表面；采用以下步骤3中相同的方法静置、干燥后揭膜，将完整揭膜的最小铺膜量作为最佳铺膜量；
3、将最佳铺膜量体积的壳聚糖溶胶倒在模具表面成膜，在-0.097MPa真空度下脱泡2小时(由于液体落下后，与模具凹槽之间的空气来不及排除，形成气泡，影响图案生成完整度)，解除真空；在-0.050MPa真空度、温度40℃下静置4小时，50℃恒温干燥箱干燥约22小时，揭膜，自封袋密封保存于干燥器中待用。
4、将配方1～4制备得到的相应的图案膜1～4使用红外光谱仪进行检测。使用FTIR-ATR光谱仪(Nicolet 380，Thermo Scientific，USA)记录红外光谱。光谱分辨率为4cm-1，扫描32次，范围为675～4000cm-1。实验结果如图10所示。
图10中3600～3000cm-1范围内的O-H和N-H吸收带峰强随着甘油浓度增大逐渐增强，且未发生化学反应。
5、膜的表面形貌
使用高分辨率场发射扫描电子显微镜(GeminiSEM 300，ZEISS，Germany)观察图案膜2的膜表面具体形貌。用导电胶将膜粘在样品台上，使用溅射镀膜仪(SC7620，Quorum，UK)在膜表面上喷涂一层细微的金，持续时间约90秒。使用高于3kV的加速电压，扫描图案膜的表面形貌(均扫描与模具接触面)。得到扫描电镜的照片如图11所示。由图11可知，本发明实施例的方法可制备得到图案清晰、完整的图案膜。
实验例1对壳聚糖(CS)浓度单变量分析
测定配方2在模具A300的最佳铺膜量为0.6g/cm2，比较配方2、配方5、配方6，在铺膜量0.6g/cm2，按照实施例2方法制备的除气泡情况。实验结果如表3所示。
表3不同壳聚糖浓度的除气泡情况
| 壳聚糖浓度(％w/w) | 3 | 4 | 5 |
| 除气泡情况 | 无气泡 | 无气泡 | 少许气泡 |
如表3所示，3％、4％壳聚糖浓度的溶胶中无气泡，5％壳聚糖浓度的溶胶中依然有少许气泡。最终选择壳聚糖浓度为4％。
实验例2测定最佳铺膜量
以配方2，考察铺膜量分别为0.4g/cm2、0.5g/cm2、0.6g/cm2在模具A300上的成膜情况，估算揭膜完整度，如表4所示。
表4不同铺膜量的揭膜完整度
| 铺膜量(g/cm<sup>2</sup>) | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
| 揭膜完整度 | ～30％ | ～50％ | 100％ |
如表4所示，在该模具上的最佳铺膜量为0.6g/cm2。
实验例3对干燥温度单变量分析
以配方2、0.6g/cm2铺膜量，按照实施例2的方法准备，区别在于分别在40℃、50℃、60℃、70℃下对材料进行干燥，对干燥时间计时，如表5所示。
表5不同干燥温度的干燥时间
| 干燥温度(℃) | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 干燥时间(h) | ～34 | ～22 | ～12(不均) | ～8(焦化) |
实验结果发现，60℃存在成膜厚度不均的风险；高于70℃，壳聚糖流延膜存在焦化风险。最终选择干燥温度为50℃。
实验例4对甘油添加量分析
将配方1～4、按照铺膜量为0.6g/cm2在平面模具、模具A300上按照实施例2的方法成膜，得到平面膜1～4(将壳聚糖溶胶铺在平面上成膜)、图案膜1～4(将壳聚糖溶胶铺在模具A300上成膜)。
(一)膜的溶胀度(swelling ratio，SR)
将膜切成1cm×1cm大小的样品。将每个样品独立地置于培养皿中，加入37℃0.01M磷酸缓冲盐(phosphate buffered saline，PBS)溶液5mL，将培养皿放入37℃恒温培养箱。在30分钟时，将样品取出，用滤纸吸走样品表面过量的液体，称重湿样品重量(处理及称重湿样品的时间不计入溶胀时间)。用以下公式计算溶胀度：
SR(％)＝(we-wo)/wo×100％
其中，we是湿样品的重量，wo是样品的初始干重。
图12为30分钟图案膜1～4和平面膜1～4溶胀度。可以发现，不同甘油浓度的图案膜与平面膜均显著差异(t检验，n＝3，**:p<0.01)。对不同甘油浓度、图案与否的溶胀度进行二因素方差分析，并对不同甘油浓度的溶胀度进行多重比较(采用Tukey法)。结果显示，不同甘油浓度对溶胀度显著差异(p<0.0001)，其中0％和0.4％甘油浓度对溶胀度影响最大，图案与否对溶胀度显著差异(p<0.0001)。即甘油浓度的增加降低了对PBS溶液的溶胀度，图案化增加了在PBS溶液中的溶胀度。
(二)膜的溶解度(solubility，S)
将干燥好的1cm×1cm大小的样品放入15mL的离心管，加入5mL PBS溶液，放入37℃、60rpm恒温振荡摇床进行降解。24小时后，将离心管中样品倒入滤纸上，去除多余的液体，并用去离子水小心清洗样品表面。在60℃鼓风干燥箱干燥24小时，然后称重样品。用以下公式计算溶解度：
S(％)＝(wo-wd)/wo×100％
其中，wo是膜的初始干重，wd是膜干燥后的重量。
各平面膜、图案膜1天的溶解度如图13所示。
由13可知，仅图案模3与平面膜3显著差异(t检验，n＝3，*:p<0.05，**:p<0.01，ns:p>0.05)。对不同甘油浓度、图案与否的溶胀度进行二因素方差分析，结果显示，不同甘油浓度对溶胀度显著差异(p<0.0001)，图案与否对溶胀度显著差异(p<0.0068)。由于纯的壳聚糖膜在溶液中形状保持能力差，溶解度表现得较高。配方2～配方4的壳聚糖膜，由于甘油与水互溶，一些未与壳聚糖结合紧密的甘油逐渐溶解，表现出甘油浓度增加，溶解度也略有增加。从整体上看，图案模比平面膜溶解度稍大。
实验例5抑菌性能
选取金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和大肠埃希氏菌(ATCC 8739)，评价抑菌性能。
将灭菌后的膜(长宽约2cm×1cm，重量基本一致)放入无菌培养皿中，平面膜的任一表面、图案模的图案面接种金黄色葡萄球菌液或大肠埃希氏菌液(浓度为106CFU/mL数量级，0.03M PBS溶液)50μL，在恒温培养箱中37℃孵育30分钟。将每个样品用10mL洗脱液(1.0g Tween-80、10g蛋白胨、8.5g NaCl溶解在1000mL 0.03M PBS溶液中，用1N NaOH调节至pH 7.2，并高温灭菌)剧烈洗脱。取100μL洗脱液均匀涂布在直径约9cm营养琼脂培养基上，放置到37℃恒温培养箱中孵育18～24小时，进行菌落计数，计算抑菌率。
如图14、图15所示，图案膜1～4比相应平面膜1～4有更高的抑菌率。对不同甘油浓度、图案与否的抗菌性能进行二因素方差分析，并对不同甘油浓度的抗菌性能进行多重比较(采用Tukey法)。对于金黄色葡萄球菌，不同甘油浓度对抑菌率没有显著差异，图案与否对抑菌率显著差异(p<0.0001)。对于大肠埃希氏菌，不同甘油浓度的对抑菌率显著差异(p<0.0001)，其中配方2和配方3对抑菌率影响最大，图案与否对抑菌率显著差异(p<0.0001)。
实验例6体外全血凝固时间
将20mg的样品(长宽约1cm×0.5cm)放入5mL的玻璃样品瓶中，其中，图案膜图案面向上，保证优先与血液接触。样品瓶在37℃恒温水浴孵育3min，加入1mL的抗凝全血(兔血，新西兰大耳白兔)并继续孵育3min，之后加入775μL的0.025mol/L的CaCl2溶液。在37℃环境下每隔15秒倾斜样品瓶并观察血液是否流动，直至将样品瓶倾斜90°血液不再流动即为凝血，记录凝血时间。不加样品的抗凝全血作为空白对照组，每个样品重复测量3次。实验结果如图16所示。
如图16所示，所有样品与空白对照均显著差异(t检验，n＝3，*:p<0.05，ns:p>0.05)，除配方4的膜以外，其它配方的图案模与平面膜显著差异(t检验，n＝3，*:p<0.05)。
对不同甘油浓度、图案与否的凝固时间进行二因素方差分析，并对不同甘油浓度的凝固时间进行多重比较(采用Tukey法)。结果显示，不同甘油浓度对凝固时间显著差异(p<0.05)，其中配方1和配方2对凝固时间影响最大，图案与否对凝固时间显著差异(p<0.0001)。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种壳聚糖聚合物敷料的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖聚合物敷料包括聚合物基底和设置于所述聚合物基底表面的凸起，所述若干凸起形成图案；制备方法至少包括以下步骤：
S1、设计所述凸起形成的图案；
S2、根据所述图案制作具有与所述图案相对应的阴文的模具，所述阴文由若干凹槽构成；
S3、配制壳聚糖溶胶；
S4、将所述壳聚糖溶胶倒在所述模具表面，经脱泡、静置、干燥、揭膜，即得所述壳聚糖聚合物敷料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1包括：
S11、所述凸起具有沿第一方向上的长度，沿第二方向上的长度，沿第三方向上的高度；所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第三方向同时垂直于所述第一方向和所述第二方向；所述凸起沿所述第一方向以1～M个、沿所述第二方向以1～N个为一组，形成一个凸起单元；
S12、将所述凸起单元按照所述第一方向和所述第二方向依次排列，获得所述图案；
优选的，在一个所述凸起单元中，M＝2，N＝6；
沿所述第一方向的第1排中，沿所述第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿所述第一方向上的长度为A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第2个凸起沿所述第一方向上的长度为2A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第3个凸起沿所述第一方向上的长度为3A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第4个凸起沿所述第一方向上的长度为4A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第5个凸起沿所述第一方向上的长度为3A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第6个凸起沿所述第一方向上的长度为2A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A；沿所述第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿所述第二方向上的两个相邻所述凸起之间的间距为A；
沿所述第一方向的第2排中，沿所述第二方向的1～6个凸起的参数为：第1个凸起沿所述第一方向上的长度为4A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第2个凸起沿所述第一方向上的长度为3A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第3个凸起沿所述第一方向上的长度为2A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第4个凸起沿所述第一方向上的长度为A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第5个凸起沿所述第一方向上的长度为2A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A，第6个凸起沿所述第一方向上的长度为3A、沿所述第二方向上的长度为A、沿所述第三方向上的高度为A；沿所述第一方向上的两个相邻凸起之间的间距为A，沿所述第二方向上的两个相邻所述凸起之间的间距为A；
A的范围为1～1000μm，优选为200～400μm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述凸起的顶部的边缘为圆角，所述凸起的侧棱为圆角；
优选的，所述凸起包括底部和顶部，所述顶部的纵切面为弓形或半圆形，所述底部的纵切面为长方形、正方形或梯形；
更优选的，所述梯形的底角为θ，80°≤θ＜90°。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3包括：
S31、将壳聚糖和甘油加入到乙酸水溶液中，55～65℃水浴下搅拌至溶解；所述搅拌的时间为3～5小时，优选为4小时；
S32、溶解后除溶胶内气泡；
S33、静置，得到所述壳聚糖溶胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在S32中，所述除溶胶内气泡为采用超声处理，所述超声处理的时间为10～20分钟；
在S33中，所述静置的环境温度为18～28℃，所述静置的时间为8～14小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S3中，所述壳聚糖溶胶中壳聚糖的质量百分比浓度为1～5％，优选为4％；
所述壳聚糖溶胶中乙酸的体积百分比浓度为1～3％，优选为2％；
所述壳聚糖溶胶中甘油的质量百分比浓度为0～2％，优选为0.4～1.2％，最优选为0.4％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S4中，所述脱泡用于去除模具与所述壳聚糖溶胶之间气泡，条件为：在-0.08～-0.1MPa真空度下脱泡1～4小时，优选在-0.097MPa真空度下脱泡2小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S4中，
所述静置的条件为：在-0.045～-0.055Mpa真空度、35～45℃下静置3～5小时，优选在-0.050MPa真空度、40℃下静置4小时；
所述干燥的温度为45～65℃，优选为48～55℃；所述干燥的时间为9～34小时。
9.根据权利要求1、7、8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在S4之前，还包括测定所述壳聚糖溶胶在所述模具上的最佳铺膜量的步骤，包括：配制所述壳聚糖溶胶，设置铺膜量的差值为0.01～0.1g/cm2，将一系列体积的所述壳聚糖溶胶分别倒在所述模具表面；经脱泡、静置、干燥、揭膜，将完整揭膜的最小铺膜量作为最佳铺膜量。
10.采用如权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到的壳聚糖聚合物敷料。
11.一种用于制备如权利要求10所述壳聚糖聚合物敷料的模具，所述模具上设置有若干与所述壳聚糖聚合物敷料上凸起对应的阴文凹槽。
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|---|---|---|---|---|
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| US20150024493A1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Nanyang Technological University | Method for preparing a patterned substrate and use thereof in implants for tissue engineering |
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- 2021-09-03 CN CN202111034358.2A patent/CN113713164A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王秀娟等: "增塑剂对壳聚糖膜性能的影响", 《食品研究与开发》, no. 09, 5 September 2008 (2008-09-05), pages 8 * |
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