CN114949325A - 一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法及复合纳米纤维膜 - Google Patents
一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法及复合纳米纤维膜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法及复合纳米纤维膜。方法包括：(1)聚氨酯加入到溶剂A中，充分溶解，得到溶液A；(2)溶液A进行静电纺丝后，得到聚氨酯纳米纤维膜；(3)将壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种加入到溶剂B中，充分溶解，得到溶液B；(4)将溶液B进行静电纺丝，制备于步骤(2)得到的聚氨酯纳米纤维膜上，得到复合纳米纤维膜。本发明的方法以聚氨酯纳米纤维膜为外层，以含壳聚糖的纳米纤维为内层，聚氨酯提供优异的力学性能和防水性能，壳聚糖提供优异的亲水性及伤口治疗功能，静电纺丝技术赋予纳米纤维膜的高比表面积和高孔隙率，具有优异的透气性，提高伤口敷料的使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域，进一步地说，是涉及一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法及复合纳米纤维膜。
背景技术
随着现代社会的发展，由于机械损伤和烧伤或糖尿病和恶性肿瘤等引起的皮肤创伤发病率日益增高，创伤的严重性及多发性越来越多，皮肤创面的修复已成为创伤修复领域研究的重大医学问题。
伤口敷料即伤口的临时覆盖物，能够代替受损皮肤起到暂时的保护作用，愈合后与人体分离脱除。作为伤口的临时覆盖物，在伤口愈合过程中，主要对受损的皮肤起到保护作用，进一步防止伤口感染，为伤口快速愈合提供一个有利的环境。伤口敷料已发展数百年，如今已经工业化商品化，并在临床治疗中广泛应用。伤口敷料的种类繁多，根据其原料性质可分为组织工程类敷料、天然材料类敷料、合成高分子材料类敷料以及复合型敷料四大类。其都有各自的治疗优势，如轻便、透气性好、能保证创面湿润、吸收分泌物、可促进细胞的增殖等。但同时他们具有的一些缺点，如黏附能力性差、易残留于创面、力学性能差、易感染等，使得其无法很好地减少患者病痛甚至带来二次创伤。
目前，国内外市场上所用的伤口敷料大多为单层结构，其在达到促愈合、透气性、阻隔性、价廉且方便制备的时候往往在其他性质上具有一定的局限性。如不防水，遇外界水可能破坏或渗透，造成创面感染，给患者日常生活带来极大的不便，也无法在复杂环境下使用。且弹性不够大，韧性差，力学性能一般，在伤口张力大的情况下无法使用。
如目前市场上的海肤康人工皮膜。其主要成分壳聚糖，是从海洋生物甲壳中研制出的一种生物性多糖物质，有较好组织相容性、具有止血、止痛、消炎等作用以及透气、透湿、抑菌的作用，且其使用方便、经济、可减少植皮手术的创伤，是目前较理想的皮肤替代品。但究其本质，其仍以医用无纺布为载体，附着壳聚糖制成敷料，故缺点也很明显，如不防水，遇外界水可能破坏或渗透，造成创面感染，给患者日常生活带来极大的不便，也无法适应复杂环境。且弹性不够大，韧性差，力学性能一般，在伤口张力大的情况下，便无法满足使用要求。针对其他发明中的复合型敷料，大多在制备过程中不能确保敷料的多孔结构，且过程较为复杂。
因此，亟需解决复合型伤口敷料的防水和伤口张力大时能够较好使用的技术问题，使敷料具有一定程度的疏水性来阻隔外界过于湿润的环境，在日常生活中可以防止外界水流入，为皮肤创伤患者解决了常规的清洁问题，同时改善敷料的力学性能，使敷料具有很强的韧性和弹性，以满足大张力伤口的需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法及复合纳米纤维膜。
本发明采用的具体方法如下：
通过静电纺丝技术构筑双层结构纳米纤维作为伤口敷料。利用静电纺丝技术直接制备得到全纳米复合纤维，不仅为止血性、透气性提供了高比表面积和孔隙率，而且保证了表面皮肤微环境的热湿平衡和舒适性。高比表面积和高孔隙率使静电纺丝敷料具备良好的止血性、吸液性和阻隔性，其交联多孔性可防止生命组织长入敷料结构，同时，静电纺丝敷料具有良好的透气性，利于细胞呼吸，具有良好的细胞相容性。
选择含壳聚糖(CS)的纳米纤维膜作为内层，利用CS具有良好的生物相容性和生物可降解性，还具有抗菌、消炎、止血、减少创面渗出和促进创伤组织再生、修复、愈合的作用。
选择聚氨酯尤其是热塑性聚氨酯弹性体(TPU)纳米纤维膜作为外层，具有优异的生物相容性，且通过其制备的纳米纤维膜具有一定程度的疏水性来阻隔外界过于湿润的环境，在日常生活中可以防止外界水流入，为皮肤创伤患者解决了常规的清洁问题，大大改善和提高了患者的生活质量；且TPU作为弹性体，具有优异的力学性能，使敷料具有很强的韧性和弹性，以满足大张力伤口的需求。
本发明的目的之一是提供一种用于伤口敷料的纳米纤维膜的制备方法。
包括：
(1)聚氨酯加入到溶剂A中，充分溶解，得到溶液A；
(2)溶液A进行静电纺丝后，得到聚氨酯纳米纤维膜；
(3)将壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种加入到溶剂B中，充分溶解，得到溶液B；
(4)将溶液B进行静电纺丝，制备于步骤(2)得到的聚氨酯纳米纤维膜上，得到所述复合纳米纤维膜。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)中，
所述聚氨酯为热塑性聚氨酯弹性体；和/或，
所述溶剂A可采用现有技术中聚氨酯纺丝通常采用的溶剂，本发明中可以优选为四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种；溶剂毒性更小且价格便宜，应用范围广。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(1)中，
所述溶液A的质量浓度为10～20％，优选为15～20％。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(2)中，
所述静电纺丝采用转速为100～1000rpm的辊筒作为接收器；
纺丝液推进速率为0.5～3mL/h，纺丝电压10～30kV，接收距离为10～30cm，纺丝时间为0.5～24h。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(3)中，
所述溶剂B为冰乙酸、去离子水中的至少一种与聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的混合物。
由于壳聚糖溶液的高粘度和高表面张力，不易于单独静电纺丝，将壳聚糖与聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)等亲水性合成聚合物制备成不同比例的共混液有利于静电纺丝工艺和产品的生产。
本发明的一种优选的实施方式中，
所述冰乙酸、去离子水中的至少一种与聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的质量比为1：0.0075～1：0.03。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(3)中，
所述溶液B中壳聚糖的质量浓度为1～10％，优选为1～5％；
添加胶原、明胶等生物活性物质与壳聚糖共纺丝时，壳聚糖与含有胶原或明胶中至少一种的物质的质量比为1：0.25～1：5。
本发明的一种优选的实施方式中，
用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.3～1：1。
本发明的一种优选的实施方式中，
步骤(4)中，
所述静电纺丝采用转速为100～1000rpm的辊筒作为接收器；
纺丝液推进速率为0.1～1mL/h，纺丝电压10～20kV，接收距离为10～20cm，纺丝时间为0.5～24h。
聚氨酯和壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种，可以调控不同的纺丝过程中的纺丝参数分别得到聚氨酯纳米纤维膜和含壳聚糖的纳米纤维膜。
调控纺丝过程中的纺丝参数，主要是纺丝电压、纺丝速率、接收距离。三者影响类似，在纺丝过程中，针尖液滴在外加电压形成的电场下克服表面张力，形成纤维于接收器上接收。同样，在过低或者过高的纺丝速率条件下，均无法达到尖端液滴与电场力的平衡，从而无法形成稳定且外表光滑的纤维形貌。接收距离太长会使得接收的纤维量降低，太短的接收距离纺丝液中的溶剂无法有效挥发，会跟着纤维凝聚于接收器上。因此，选用适当的纺丝工艺参数对于制得的复合纳米纤维膜的性能至关重要。本发明通过设定与壳聚糖相关的纺丝工艺参数，加入了适量的PEO、PVP、PVA等，最终影响得到的纤维结构和性能，制得的壳聚糖纳米纤维直径在20～600nm。
本发明的目的之二是提供一种由所述方法得到的复合纳米纤维膜。
所述复合纳米纤维膜的厚度为0.02～1mm；
聚氨酯纳米纤维直径范围为100～1000nm；
壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶至少一种制备的纳米纤维直径范围为20～600nm。
本发明具体可以采用以下技术方案：
一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将聚氨酯加入到相应的溶剂A中，充分溶解，得到溶液A；
步骤(2)，将步骤(1)得到的溶液A，进行静电纺丝后，得到聚氨酯纳米纤维膜作为伤口敷料所用的外层；
步骤(3)，将选定的壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种加到调控好的溶剂B中，充分溶解得到均一的溶液B；
步骤(4)，采用静电纺丝的方法将其制备于步骤(2)得到的外层高分子聚合物纳米纤维上，得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
所述的步骤(1)中，
所述的溶剂A选自四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种；和/或，
所述的溶液A中聚氨酯的质量浓度为10～20％，优选为15～20％。。
所述的步骤(2)中，
所述的静电纺丝的接收器为转速为100～1000rpm的辊筒时，得到聚氨酯纤维。其中纺丝液推进速率为0.5～3mL/h，纺丝电压10～30kV，接收距离为10～30cm，纺丝时间为0.5～24h。
所述的步骤(3)中，
所述的溶剂B为冰乙酸、去离子水中的至少一种与共纺剂聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的混合物；冰乙酸、去离子水中的至少一种与聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的用量比范围是1：0.0075～1：0.03。
所述的溶液B中壳聚糖的质量浓度为1～10％，优选1～5％，壳聚糖与胶原或明胶中至少一种的质量比为1：0.25～1：5。所述的静电纺丝过程中，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为100～1000rpm的辊筒上接收，得到复合型纳米纤维膜。其中纺丝液推进速率为0.1～1mL/h，纺丝电压10～20kV，接收距离为10～20cm，纺丝时间为0.5～24h。
用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.3～1：1。
上述的静电纺丝得到的纳米纤维膜还需要在通风橱内放置过夜以脱除溶剂。
制得复合纳米纤维膜的厚度为0.02～1mm；
聚氨酯纳米纤维直径范围为100～1000nm；
壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种制备的纳米纤维直径范围为20～600nm。
本发明的有益效果：
本发明构筑用于伤口敷料的复合型纳米纤维膜：通过静电纺丝制备以具有良好生物相容性的合成高分子聚合物纺丝膜为外层，以含壳聚糖(CS)的纺丝膜为内层的双层纳米纤维膜。生物相容性良好的聚氨酯纳米纤维膜外层，可以提供优异的力学性能，且通过静电纺丝制备的聚氨酯纳米纤维膜在保证原材料一定的疏水性下仍具有优异的透气性，可以和外界进行气体交换，大大提高了患者的生活便利。以含壳聚糖的纳米纤维作为内层：其可以提供优异的亲水性，可用于吸收伤口渗液，保持伤口处湿性环境从而利于伤口修复，且其多孔结构和其本身的性质使该敷料具有透气吸湿，止血抑菌，镇痛消疤，促进愈合的功能，从而提高伤口修复速率。
上述材料均通过静电纺丝的技术制备得到，静电纺丝技术制备的材料在结构上具有高孔隙率和大比表面积，可以提供优异的止血性、透气性与一定的隔菌性，另外还具备与天然细胞外基质相近的纳米级结构等优势。在技术具有可纺原料范围广、多元技术结合性强与宏量制备可行性强等优势。
多种材料均可通过静电纺丝技术制备形成单一或者复合型的纳米纤维膜结构以用于伤口敷料，其中单一聚合物的形成的纳米纤维膜往往无法满足伤口敷料的大多数要求。如市场上用的无纺布在保持其透气性和亲水亲肤性质的同时，却只提供一般的力学性能，且不防水，无法在复杂环境条件下使用。因此通过选择不同功能化的聚合物和天然高分子的复合材料进行搭配，可通过静电纺丝的技术制备多功能化的伤口敷料。如本发明中的其中以聚氨酯纳米纤维膜外层，聚氨酯可以提供复合型伤口敷料优异的力学性能，且通过静电纺丝制备的聚氨酯纳米纤维膜在保证原材料一定的亲疏水性下仍具有优异的透气性，可以和外界进行气体交换，大大提高了患者的生活便利。以含壳聚糖的纳米纤维作为内层：壳聚糖及其他生物活性物质可以提供伤口敷料优异的亲水性，且其多孔结构和壳聚糖本身的性质使该敷料具有透气吸湿，止血抑菌，镇痛消疤，促进愈合的功能，从而提高伤口敷料的使用体验。
在本发明中，通过静电纺丝制备得到的纳米纤维膜经过扫描电子显微镜SEM对静电纺丝纤维的形貌进行表征。分析可知：在本发明实验条件下得到的聚氨酯纳米纤维和含壳聚糖的纳米纤维均具有较好的纤维形貌和纳米级尺寸，制备的聚氨酯纳米纤维直径在100-1000nm，而壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种制备的纳米纤维直径在20-600nm之间，这种超细纤维结构提供更好的高比表面积和孔隙率，纤维膜高孔隙率可以解决透气性，高比表面积结合含壳聚糖等生物活性物质内层的亲水性，有很强的吸湿止血性，更能模拟天然细胞外基质，为伤口愈合提供良好环境。如图1、图2所示，这种独特的三维网状结构可以提供伤口敷料得天独厚的透气性和止血性。
因此，本发明中通过静电纺丝制备得到的复合纳米纤维膜，不仅引入了纳米尺寸的结构，还保持双重材料原本性能的优异之处，在复合型材料的制备上提供了新思路，也为解决目前临床使用的伤口敷料提供了一条新的途径。
实验测试结果表明，本发明以聚氨酯纳米纤维膜外层，聚氨酯可以提供复合型伤口敷料优异的力学性能，且通过静电纺丝制备的聚氨酯纳米纤维膜在保证原材料一定的亲疏水性下仍具有优异的透气性，可以和外界进行气体交换，大大提高了患者的生活便利；以壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶的混合物纳米纤维作为内层，壳聚糖及胶原、明胶等生物活性物质可以提供伤口敷料优异的亲水性，且其多孔结构和壳聚糖本身的性质使该敷料具有透气吸湿，止血抑菌，镇痛消疤，促进愈合的功能，从而提高伤口敷料的使用体验。
附图说明
图1为实施例3的复合纳米纤维膜外层聚氨酯纳米纤维的SEM电镜图；
图2为实施例3的复合纳米纤维膜内层壳聚糖纳米纤维的SEM电镜图；
图3为实施例3在干态环境中复合纳米纤维膜与无纺布的应力-应变曲线图；
图4为实施例3在PBS湿态环境中复合纳米纤维膜与无纺布的应力-应变曲线图；
图5为实施例3的复合纳米纤维膜的热失重曲线图；
图6为实施例3的复合纳米纤维膜对L929细胞增殖的影响示意图；
图6中横坐标表示培养的天数，纵坐标表示在450nm波长下的吸光度值，反映细胞的相对活性。
具体实施方式
下面结合具体附图及实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例中所用原料均为常规市购原料。
聚氨酯生产厂家及牌号：路博润公司(TPU85A)；
壳聚糖生产厂家及牌号：Sigma(CAS号9012-76-4)。
实施例1
步骤(1)，聚氨酯溶于四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺体积比为1：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为15％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为300rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压15kV，接收距离为15cm，纺丝时间为4h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.0075：1的质量比溶解在的50％(v/v)醋酸水溶液中，随后将壳聚糖溶解于其中，在室温下搅拌，制备2wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1:0.6，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.2mL/h，纺丝电压17kV，接收距离为10cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为100-650nm，壳聚糖纳米纤维的直径为50-150nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.14mm。
实施例2
步骤(1)，聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺质量比为3：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为20％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为500rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压20kV，接收距离为15cm，纺丝时间为4h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.0075：1的质量比溶解在的50％(v/v)醋酸水溶液中，随后将壳聚糖溶解于其中，在室温下搅拌，制备2wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.6，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.2mL/h，纺丝电压17kV，接收距离为10cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为200-800nm，壳聚糖纳米纤维的直径为50-150nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.15mm。
实施例3
步骤(1)，取聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺体积比为1：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为15％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为150rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压15kV，接收距离为15cm，纺丝时间为4h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.01：1的质量比溶解在的50％(v/v)醋酸水溶液中，随后将壳聚糖溶解于其中，在室温下搅拌，制备4wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.3，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.1mL/h，纺丝电压19kV，接收距离为10cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为100-600nm，壳聚糖纳米纤维的直径为20-100nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.15mm。
实施例4
步骤(1)，取聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺质量比为3：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为20％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为1000rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压20kV，接收距离为15cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.025：1的质量比溶解在的90％(v/v)醋酸水溶液中，随后将壳聚糖溶解于其中，在室温下搅拌，制备4wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.4，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为300rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.2mL/h，纺丝电压20kV，接收距离为10cm，纺丝时间为20h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为200-1000nm，壳聚糖纳米纤维的直径为40-150nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.8mm。
实施例5
步骤(1)，取聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺体积比为1：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为15％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为300rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压15kV，接收距离为15cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚乙烯醇(PVA)以0.02：1的质量比溶解在的50％(v/v)醋酸水溶液中，随后将壳聚糖溶解于其中，在室温下搅拌，制备1wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取L溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：1，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.5mL/h，纺丝电压20kV，接收距离为15cm，纺丝时间为24h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为100-500nm，壳聚糖纳米纤维的直径为100-400nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.85mm。
实施例6
步骤(1)，取聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺质量比为3：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为20％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为500rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压20kV，接收距离为15cm，纺丝时间为10h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.02：1的质量比溶解在的10wt％醋酸水溶液中，随后将壳聚糖与胶原以1：0.25的质量比混合后溶解于其中，在室温下搅拌，制备2.5wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.8，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.4mL/h，纺丝电压18kV，接收距离为12cm，纺丝时间为20h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为200-1000nm，壳聚糖与胶原复合纳米纤维的直径为50-300nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为0.65mm。
实施例7
步骤(1)，取聚氨酯溶于四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺中，其中四氢呋喃与N，N'-二甲基甲酰胺体积比为1：1。室温磁力搅拌12h，得到质量浓度为15％的溶液A；
步骤(2)，用溶液A进行静电纺丝，静电纺丝的接收器为转速为300rpm的辊筒时，其中纺丝液推进速率为1mL/h，纺丝电压15kV，接收距离为15cm，纺丝时间为12h。得到复合型纳米纤维膜的外层，即聚氨酯纳米纤维膜；
步骤(3)，将聚氧化乙烯(PEO)粉末以0.03：1的质量比溶解在的10wt％醋酸水溶液中，随后将壳聚糖与明胶以1：5的质量比混合后溶解于其中，在室温下搅拌，制备1wt％的壳聚糖溶液，得到溶液B。取溶液B，使得用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.8，将已负载聚氨酯纳米纤维的铝箔在转速为200rpm的辊筒上继续接收，其中纺丝液推进速率为0.4mL/h，纺丝电压15kV，接收距离为10cm，纺丝时间为24h。得到复合型纳米纤维膜以用于伤口敷料。
步骤(4)，静电纺丝结束后，将复合型纳米纤维膜在通风橱中室温放置3天，使残余溶剂充分挥发。
制得聚氨酯纳米纤维的直径为200-800nm，壳聚糖与明胶复合纳米纤维的直径为100-600nm；制得的复合纳米纤维膜的厚度为1mm。
本发明采用光学接触角测试仪测试和评价纳米纤维膜的亲疏水性能。测试结果表明，本发明制备的复合纳米纤维膜外层具有稳定的疏水性能，而复合纳米纤维膜的内层具有极强的亲水性。实施例1、3、5制备的聚氨酯纳米纤维的接触角约在128°，实施例2、4、6制备的聚氨酯纳米纤维的接触角约为133°；实施例3、4制备的壳聚糖纳米纤维的接触角大约在12°。这种独特的结构非常匹配复合型伤口敷料的性质，外层在具有高孔隙度保证一定的透气性的同时还提供给敷料防水性能，内层与皮肤接触，壳聚糖纳米纤维膜亲水性强，可保证优异的止血性和吸湿性，保证伤口区域的舒适度。
如图3、图4所示，分别为实施例3制备得到的复合型纳米纤维膜与市购普通医用无纺布(厚度为0.14-0.16mm)在干燥、湿润条件下的应力应变曲线。力学性能的测试条件为室温，拉伸速度为15mm/min；本发明采用PBS浸泡来模拟伤口处体液渗出的情况(所有的体外实验为模拟人体环境，均使用PBS浸泡模拟)。其中湿润条件是将材料浸泡于PBS磷酸缓冲盐溶液中，6h立即取出的状态，取出后立即做拉伸测试；干燥条件是指上述静电纺丝制备得到材料在通风橱中室温放置3天后的状态。
表1力学性能比较
从表1中可以看出，无论在干燥还是湿润条件下，本发明制备得到的复合纳米纤维膜均优于无纺布。且人体皮肤的极限应变是27％左右，因此在伤口张力大的情况下，某些产品无法满足使用要求，而本发明制备的复合纳米纤维膜力学性能优异，可以满足极限情况时的使用需求。
考虑到在伤口敷料在使用前会进行消毒灭菌处理，如图5所示，实施例3制备得到的复合型纳米纤维膜热稳定性能的表征。研究其热失重曲线及查阅相关指标可知，发明制备得到的复合型纳米纤维膜在250℃以下时比较稳定。在WS 310-2016《医院消毒供应中心》中，关于医疗器械及敷料的灭菌消毒温度为121℃，因此本发明制备得到的复合型纳米纤维膜用于伤口敷料符合相应标准，不会对材料本身造成不良影响。
如图6所示，是对实施例3制备得到复合型纳米纤维膜进行细胞活性与生物相容性测试结果。测试考察了L929细胞在复合型纳米纤维膜上不同培养天数的增殖情况，用于测定材料对细胞的黏附与增殖，进一步表示细胞活性。测试简化步骤如下：首先将纤维膜裁成直径为2cm的圆片，嵌入24孔板内；然后将L929细胞配成细胞悬液，接种于各组纤维膜表面；无纤维膜组作为空白对照组；将孔板放置于细胞培养箱中，培养1、3、5、7天后取出孔板，吸取原培养液，加入CCK-8试剂测试酶标仪在450nm波长下的吸光度值即可，此波长下吸光度值放映细胞的相对活性。CCK-8的结果表明制备得到复合型纳米纤维膜具有良好的生物相容性，可以支持细胞的增殖与分化，在伤口敷料领域同样会具有优异的生物相容性与促愈合的性能。
Claims (10)
1.一种用于伤口敷料的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于所述方法包括：
(1)聚氨酯加入到溶剂A中，充分溶解，得到溶液A；
(2)溶液A进行静电纺丝后，得到聚氨酯纳米纤维膜；
(3)将壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种加入到溶剂B中，充分溶解，得到溶液B；
(4)将溶液B进行静电纺丝，制备于步骤(2)得到的聚氨酯纳米纤维膜上，得到所述复合纳米纤维膜。
2.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(1)中，
所述聚氨酯为热塑性聚氨酯弹性体；和/或，
所述溶剂A为四氢呋喃、N，N'-二甲基甲酰胺、二氯甲烷中的至少一种。
3.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(1)中，
所述溶液A的质量浓度为10～20％，优选为15～20％。
4.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(2)中，
所述静电纺丝采用转速为100～1000rpm的辊筒作为接收器；
纺丝液推进速率为0.5～3mL/h，纺丝电压10～30kV，接收距离为10～30cm，纺丝时间为0.5～24h。
5.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(3)中，
所述溶剂B为冰乙酸、去离子水中的至少一种与聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的混合物。
6.如权利要求5所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
所述冰乙酸、去离子水中的至少一种与聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种的质量比为1：0.0075～1：0.03。
7.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(3)中，
所述溶液B中壳聚糖的质量浓度为1～10％，优选为1～5％；
壳聚糖与胶原或明胶中至少一种的质量比为1：0.25～1：5。
8.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
用于静电纺丝的溶液A与溶液B的体积比为1：0.3～1：1。
9.如权利要求1所述的制备复合纳米纤维膜的方法，其特征在于：
步骤(4)中，
所述静电纺丝采用转速为100～1000rpm的辊筒作为接收器；
纺丝液推进速率为0.1～1mL/h，纺丝电压10～20kV，接收距离为10～20cm，纺丝时间为0.5～24h。
10.一种如权利要求1-9之一所述方法得到的复合纳米纤维膜，其特征在于：
所述复合纳米纤维膜的厚度为0.02～1mm；
聚氨酯纳米纤维直径范围为100～1000nm；
壳聚糖、或壳聚糖与胶原或明胶中至少一种制备的纳米纤维直径范围为20～600nm。
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