CN115887791A - 一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体及其制备方法、发泡工艺、应用 - Google Patents
一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体及其制备方法、发泡工艺、应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体及其制备方法、发泡工艺、应用，包括由聚乙烯醇枝接富氨基聚合物经过发泡工艺制备而得；所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体包括一支撑体和复合活性结构层。本发明成功制备含活性氨基气孔微通道的聚乙烯发泡体医疗引流材料，具有一支撑体，复数个分散于支撑体内的微流道，该全开放式气穴、全开放式窗孔、微孔通道网络及微孔通道壁孔具有一富含铵离子之复合活性结构层，并形成一气动活性引流空间，使流经该气动活性引流空间的流体充分与该富含铵离子之复合活性结构层接触，产生交互作用，极大地提升聚乙烯发泡体医疗引流材料的功能性、抑菌性、亲水性和凝血性等功效。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体及其制备方法、发泡工艺、应用。
背景技术
医疗器械的设计与开发，可以被应用在新的治疗程序开发，解决传统医疗程序所无法克服的临床限制与瓶颈，实践传统医疗器械所无法满足的临床需求，提供传统医疗行为所无法达到对医护病患的体贴保护。随着社会及医疗水平的演进，新的临床需求也不断的被提出，针对新的临床应用需求，除了从机械结构、与光机电资通讯整合来突破之外，更可充分考虑选择合适的生物医学工程材料来修饰而进行临床应用，这些常被应用的生物医学工程材料，例如聚乙烯醇、高分子电解质、聚氨酯、聚乳酸、聚原冰片烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚硅酮、天然高分子和树脂等。表面修饰工艺可以考虑临床需求而调整改变表面特性进行临床应用。随着迈入高龄化社会，在医疗照护管理及创伤管理的临床需求上，常需要面对病灶微环境进行隔离、支撑及引流，例如大规模出血、褥疮、糖尿病足等。这样的临床需求，目前常利用聚氨酯或无纺布等材料来处置。然而，聚氨酯或无纺布材料虽可达到生物兼容性基本安全性并提供处置，但却显示出因组织抗粘性能差所造成临床处置的限制，这也成为医疗照护与创伤管理的临床风险。因此，聚乙烯醇因其良好的生物兼容性并具备组织抗粘性、高渗透性及优杏机械性能而在临床上可提供很好的临床应用方案，并且可以在干燥状态及湿润状态下均可使用，没有崩解污染的问题。
近年来，人类逐渐利用自然及生物启发来解决各领域所面临的困难，特别是在传统设计与工艺无法提供解决方案时。在生医医学工程领域及临床应用领域上亦可如此透过自然及生物启发的仿生设计及工艺来进行突破。考虑用于药物、治疗和诊断应用的仿生解决方案，基于天然元素的灵感所发展得到的创新仿生材料将可用于临床医学或再生医学应用，并作为现代生物医学工程及临床医学材料，例如细胞打印或生物墨水或高支撑性引流材料。进一步，为了更有效率的将仿生设计思维及策略导入医疗器械，一套产出仿生设计并进行临床安全效能评估的程序建立是必要的。
聚乙烯醇发泡体医疗引流材料的传统设计采用传统淀粉发泡工艺或空气辅助淀粉发泡工艺制备。这样的工艺技术虽然产出许多通过上市审查的医用聚乙烯醇发泡体，然而大都呈现塌陷闭孔微结构，无法获得具有完全开放性通孔微结构的医疗引流材料，在本研究利用传统淀粉发泡工艺或空气辅助淀粉发泡工艺制备聚乙烯醇发泡体医疗引流材料亦呈现相同的结果。这样的结果，主要由于使用淀粉作为发泡剂的发泡工艺，难以形成气穴以提高引流性和结构支撑强度。为了建立受禽鸟骨骼和羽鞘所启发的稳定空气腔、孔壁、气动引流微结构和气穴支柱微结构，在聚乙烯醇发泡体的发泡过程中引入洁净的空气流很重要，可以成功的制备受禽鸟骨骼和羽鞘启发仿生设计的具有空气腔的高支撑软质医疗引流材料。传统的淀粉发泡工艺或空气辅助淀粉发泡工艺无法提供足够的驱动力来形成空气流动，从而促进空气腔、孔壁、气动引流微结构和气穴支柱微结构的形成。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体及其制备方法、发泡工艺、应用，为了解决临床上对软质高支撑称性引流材料之需求，受禽鸟骨骼和羽鞘的生物启发，设计出一种用于医疗引流治疗具有气穴(air cavity)与孔壁(foam-wall)微结构的聚乙烯醇发泡体创新仿生引流材料，并且成功地发展出用于制作这种聚乙烯醇发泡体创新仿生引流材料的高洁净生产工艺。
在本研究中，对于利用生物启发进行引流医疗器械开发所建构的方法中，这样的统一问题仿生评估法，其所使用仿生医疗器械设计思维策略及评估流程可以作为其他仿生医疗器械(MD)开发评估的参考，为未来仿生医疗器械设计提出有效指引。利用统一问题仿生评估法，可以有效设计和评估创新医疗器械，例如用于负压引流治疗(NPWT)之引流医疗器械之设计评估。对于引流医疗材料的临床应用，除了引流性，其吸湿性和结构稳定性等理化性质亦是重要临床限制条件。此外，引流医疗材料的微观结构和热安定性也很重要。
本研究同时利用传统发泡工艺与仿生发泡工艺来进行制备一系列引流医疗材料，透过传统发泡工艺与仿生发泡工艺所产出引流医疗材料之性质与结构比对，可完整建构软质高支撑称性引流材料之设计与评估模式。不同工艺会获得具有不同微观结构特征的引流医用材料，通过傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)对所得引流医用材料进行研究和表征，以获得功能性结构鉴定、热结构安定性和引流支撑微结构的信息。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，包括由聚乙烯醇枝接富氨基聚合物经过发泡工艺制备而得；
所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体包括一支撑体和复合活性结构层：
所述支撑体的结构式(1)或(2)如下：
所述复合活性结构层的结构式(3)、(4)、(5)或(6)如下：
进一步的，所述聚乙烯醇枝接富氨基聚合物的制备方法，包括如下步骤：
S1制备含氨基糖骨架高分子聚合物：在分子量为300-3000的寡聚物中加入氢氧化钠，惰性气体下反应，以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得含氨基糖骨架高分子聚合物；
S2制备聚乙烯醇枝接富氨基聚合物：将聚乙烯醇溶于热水中，搅拌，过滤，得聚乙烯醇水溶液；
在聚乙烯醇水溶液中滴入硫酸/甲醛水溶液，搅拌，以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得混合物1；
将混合物1溶于热水中，搅拌，过滤，得混合物1水溶液；
在混合物1水溶液中加入含氨基糖骨架高分子聚合物水溶液，低温混合，反应后，在室温下以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得聚乙烯醇枝接富氨基聚合物。
进一步的，步骤S1中，所述寡聚物为壳聚糖、壳寡糖、明胶、胶原蛋白或蚕丝蛋白中的一种；所述惰性气体下，110-130℃反应30-60min；所述惰性气体为氮气。
进一步的，步骤S2中，将聚乙烯醇溶于100℃热水中，搅拌30-40min，过滤，得聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度低于1％。
进一步的，步骤S2中，在聚乙烯醇水溶液中滴入硫酸/甲醛水溶液，控制pH值为4-5，45-55℃搅拌至少2h；所述硫酸/甲醛水溶液含有9-11wt％硫酸和0.5-1.5wt％甲醛。
进一步的，步骤S2中，将含醛基的聚乙烯醇高分子溶于100℃热水中，搅拌30-40min，过滤，得含醛基的聚乙烯醇水溶液；所述含醛基的聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.04-0.06％。
进一步的，步骤S2中，按重量比90-110：1，在含醛基的聚乙烯醇水溶液中加入含氨基糖骨架高分子聚合物水溶液，12-17℃混合，25-35℃反应25-35min后，在室温下以微液滴形式滴入丙酮。
本发明提供一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体的制备发泡工艺，包括如下步骤：
(1)制备富氨基互穿网混合溶液：取聚乙烯醇枝接富氨基聚合物，20-35℃搅拌，得富氨基互穿网混合溶液；
(2)高压气体调节界面活性诱导微纳米气泡生成：将含纳米气泡的多碳醇水溶液以200-300cm/min液体流速进入微纳米气泡诱导成型微流道模块装置，与富氨基互穿网混合溶液混合，使纳米气泡分散于富氨基互穿网混合溶液，搅拌，进行纳米气泡重组，调节气液界面活性，诱导产生微纳米气泡，得混合溶液A；
(3)热减压启动诱导微通道成型活化：调节压力500-1000psi、温度50-120℃，使混合溶液A热分解汽化分解成微气流，由热减压启动，减压破壁形成连通气穴，诱导微气流排出产生微通道，得结构体B；
(4)活性氨基交链气孔调节成型：在15-45℃条件下，将酸活化剂溶液流过结构体B，得所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体。
本发明还提供上述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体在医疗引流材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明成功制备含活性氨基气孔微通道的聚乙烯发泡体医疗引流材料，具有一支撑体，复数个分散于支撑体内的微流道，该全开放式气穴、全开放式窗孔、微孔通道网络及微孔通道壁孔具有一富含铵离子之复合活性结构层，并形成一气动活性引流空间，使流经该气动活性引流空间的流体充分与该富含铵离子之复合活性结构层接触，产生交互作用，极大地提升聚乙烯发泡体医疗引流材料的功能性、抑菌性、亲水性和凝血性等功效。
附图说明
图1为本发明含氨基糖骨架高分子聚合物、聚乙烯醇和聚乙烯醇枝接富氨基聚合物红外光谱图。
图2为本发明微纳米气泡诱导成型微流道模块装置图，A为剖面图；B为微纳米气泡诱导成型示意图；
图中，10为微纳米气泡诱导成型微流道模块，101为微纳米气泡诱导成型溶液流道管，103为微纳米气泡诱导成型溶液流动空间，105为微纳米气泡诱导成型流道管口，201为高压气体流道管，203为高压气体流动空间，205为高压气体流道管口，207为微纳米气泡成型喷嘴，301为成型微纳米气泡溶液流道管，303为成型微纳米气泡溶液流动空间，305为成型微纳米气泡溶液流道管口，401为控温套组，501为保护套，601为微纳米气泡诱导成型溶液流动方向，603为高压气体流动方向，605为成型微纳米气泡溶液流动方向，701成型中微纳米气泡，703成型微纳米气泡。
图3为本发明含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体的SEM结构图，A为100倍放大图；B为300倍放大图；C为500倍放大图；D为1000倍放大图。
图4为采用传统淀粉发泡工艺或传统空气辅助淀粉发泡工艺制备的传统软质医疗引流材料的SEM结构图，A为传统SF-PVAF材料的100倍放大图；B为传统ASF-PVAF材料的100倍放大图；C为传统SF-PVAF材料的1000倍放大图；D为传统ASF-PVAF的1000倍放大图。
图5为高支撑性医疗引流材料显微结构的灵感来自禽鸟羽鞘和禽鸟骨骼的启发示意图，(A)为禽鸟羽鞘具有气穴支柱微结构，(B)为禽鸟骨骼具有气动引流支柱微结构。
图6为仿生高支撑性软质聚乙烯醇发泡体医疗引流材料光指纹图谱指引图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1-含氨基糖骨架高分子聚合物(AP)的制备
选用壳聚糖100g，利用质量浓度40％氢氧化钠溶液，在氮气下，控制温度在摄氏120度，反应30分钟到一小时，利用微液滴纯化技术，以微液滴形式滴入丙酮，过滤沉淀物，冷冻干燥，得到含氨基糖骨架高分子聚合物(聚氨基葡萄糖)(AP)，反应式如下：
利用FTIR光谱进行鉴定，显示在3479cm-1处有宽峰，归因于氨基(N-H)的伸缩振动。在3263cm-1处的宽峰归因于伸缩振动羟基(O-H)。2885cm-1处讯号峰归因于碳氢(C-H)s的对称拉伸，1666cm-1处的尖锐特征峰可归因于羰基(C＝O,酰胺I带)，1550cm-1处的弱峰可归属于角变形振动(N-H II酰胺带)(angular deformation vibration V(N–H II amideband))。此外，1419cm-1和1381cm-1处的宽弱峰可归因于变形振动对于亚甲基(CH)s，另一个在1319cm-1处的尖峰可以归属于(C-N)的伸缩振动，III型酰胺带。在1118cm-1处较弱的峰表明C-O单键(C-O)的伸缩振动，最后分别在1033cm-1和894cm-1处的中等和尖锐吸收带对应于C-O-C对称伸缩振动(symmetric stretching vibration)，含氨基糖骨架(skeletal)。
实施例2-水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物(PVA-g-AP)的制备
(1)控制分子量2万之聚乙烯醇100克，在100度摄氏温度下，溶于2升纯水中，30分钟后，过滤掉不溶物或凝胶，得聚乙烯醇水溶液，即形成水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子水溶液(浓度0.05％)，控制浓度低于1％，是为了降低制备水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物时之交链副产物，形成一种被接枝水溶液。
(2)滴入10％硫酸/1％甲醛水溶液，并以酸碱仪监控至酸碱值在4～5间，在50度充分搅拌2小时以上，优选地，4小时，利用微液滴纯化技术，以微液滴形式滴入丙酮，过滤沉淀物，冷冻干燥，得混合物1，即得到水溶性长碳链含复数醛基及二级醇之聚乙烯醇高分子，透过导入量可决定二级醇与醛基之比例，使醛基比例低于1/100，醛基比例愈高溶解度愈低。
(3)将所得水溶性长碳链含复数个醛基及二级醇之聚乙烯醇高分子，在100度摄氏温度下，溶于2升纯水中，30分钟后，过滤掉不溶物或凝胶，得混合物1水溶液，即形成水溶性长碳链含复数醛基及二级醇之聚乙烯醇高分子水溶液(浓度0.05％)，加入含氨基糖骨架高分子聚合物水溶液，即加入一短链富氨基聚合物水溶液，其中短链富氨基聚合物重复单元介于5～50之间，分子量低于3000，至少具有5个氨基。并使短链富氨基聚合物水溶液与水溶性长碳链含复数醛基及二级醇之聚乙烯醇高分子在溶液中，以重量100:1存在并在15度下进行混合，形成一种接枝反应水溶液，并在30度摄氏温度下反应30分钟。将反应后溶液在室温下，透过微液滴纯化技术，以微液滴形式传送滴入丙酮，过滤收集沉淀物，冷冻干燥，得聚乙烯醇枝接富氨基聚合物，即得到水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物(PVA-g-AP)。
实施例3-一种活性仿生聚乙烯醇气动发泡工艺
利用软质高分子仿生微气流发泡工艺，采用微纳米气泡诱导成型微流道模块装置，制备一种含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体，该结构体具有含亲水性高通连性微孔壁气穴活性的仿生强化互穿网，包含下列步骤：
步骤(1)：富氨基互穿网混合溶液生成步骤，是利用一高速均质搅拌模块将数目平均分子量介于5000～100000的一水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物，在一介于20～35度的温度下进行搅拌，使聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物的复数个富氨基寡聚物分子侧链均匀分散，与水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子聚合体形成一富氨基互穿网混合溶液；
水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物为一聚乙烯醇高分子在部分接枝有一选自聚乙烯醇、聚乙烯醇酯、壳聚糖、壳寡糖、明胶、胶原蛋白、蚕丝蛋白且分子量介于300～3000之寡聚物分子侧链(GO)(SP)，所组成之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物。
(1-1)水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物的结构式(2)如下：
y/(x+y)>1，会使水溶性消失，即使加热水、热甲醇、热乙醇或热丙醇都无法顺利溶解，会得到不均匀缠绕非仿生支撑性均匀结构。
(1-2)水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子聚合体的结构式(7)如下：
步骤(2)：高压气体调节界面活性诱导微纳米气泡生成步骤，系将一含纳米气泡之多碳醇水溶液，以一介于200～300公分/分钟之液体流速进入系统，使纳米气泡分散于步骤(1)富氨基互穿网混合溶液，充分搅拌使含纳米气泡之多碳醇水溶液均匀分散，并进行纳米气泡重组，调节气液界面活性，诱导产生均匀分散且高稳定性的复数个微纳米气泡，得混合溶液A，即形成一含高稳定性微米气泡之富氨基互穿网混合溶液(即，微纳米气泡诱导成型溶液)，该均质微气泡互穿网混合溶液可分为微气泡，无微气泡溶液以及气泡溶液界面。
含纳米气泡之微纳米气泡诱导成型溶液，是利用将一高压气体与一微纳米气泡诱导成型溶液，透过一分别经具有夹角的气体引流管与液体引流管冲击汇流入一微纳米气泡诱导成型微流道模块(如图1)来形成。
(一)微纳米气泡诱导成型溶液为含有含氨基糖骨架高分子聚合物、多碳醇、醛及碳酸钙之水溶液，其中，含氨基糖骨架高分子聚合物的结构式(8)如下：
(二)在特定的条件下，微纳米气泡诱导成型溶液，含有一选自盐酸或硫酸或其混合物之酸，浓度低于0.01重量％，所得该含气穴窗孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体会进一步含有化学结构式(9)，或化学结构式(10)或其混合物，并在界面存在，结构式如下：
步骤(3)：热减压气动诱导微通道成型活化步骤，是透过一介于500～1000psi压力，一介于50～120度摄氏温度，使封存在交链结构体中的微纳米气泡诱导成型溶液，即混合溶液A，热分解汽化成一分解微气流，并由热减压气动，减压破壁使形成复数个连通气穴之全开放式窗孔，诱导带动该分解微气流在结构中排出而产生微通道，温度与压力的调节，可控制微通道的尺寸，形成连结复数个气孔的复数个微通道，得结构体B，即形成含气穴窗孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体，具有结构式(1)如下：
如果醛基过量形成结构式(11)如下：
如果醛基更过量形成结构式(12)如下：
步骤(4)：活性氨基交链气孔调节成型步骤，提供一酸活化剂溶液，盐酸或硫酸或其混合物之酸，浓度低于0.01重量％，在一介于15～45度之摄氏温度，将该酸活化剂流过结构体B，即该含气穴窗孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体中，气穴窗孔微通道所形成的一容置空间，使氨基部分转化形成活性氨基，形成活性氨基强化结构层，并可透过温度及时间，调控铵基在结构的比例，调控活性及结构安定性，所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，即形成一含活性氨基交链气孔之聚乙烯醇高分子结构体，其包含一具有结构式(3)、结构式(5)、结构式(6)成份，延长时间及提高温度，会进一步形成一具有结构式(4)强化活性结构层。
实施例4-一种活性仿生聚乙烯醇气动发泡工艺制备一种含亲水性高通连性微孔壁气穴活性仿生强化互穿网聚乙烯醇聚合物结构体
利用软质高分子仿生微气流发泡工艺，采用微纳米气泡诱导成型微流道模块装置，制备一种含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体，该结构体具有含亲水性高通连性微孔壁气穴活性的仿生强化互穿网，包含下列步骤：
步骤(1)：富氨基互穿网混合溶液生成步骤，系利用一高速均质搅拌模块将数目平均分子量介于5000～100000的一水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物在一介于20～35度的温度下，与分子量介于50～3000之间的戊二醛短链水溶性可交链寡分子进行搅拌，使聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物的复数个富氨基寡聚物分子侧链均匀分散，与水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子聚合体形成一富氨基互穿网混合溶液。
水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物为一聚乙烯醇高分子在部分接枝有一选自壳聚糖、壳寡糖、明胶、胶原蛋白、蚕丝蛋白且分子量介于300～3000之寡聚物分子侧链(GO)(SP)。
戊二醛短链水溶性可交链寡分子可以被选自由三聚醛、二酸、二酸酐、二环氧、二聚氰胺及其混合物所取代。
(1-1)水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子接枝富氨基聚合物的结构式(2)如下：
y/(x+y)>1，会使水溶性消失，即使加热水、热甲醇、热乙醇或热丙醇都无法顺利溶解，会得到不均匀缠绕非仿生支撑性均匀结构。
(1-2)水溶性长碳链含复数个二级醇之聚乙烯醇高分子聚合体的结构式(7)如下：
步骤(2)：高压气体调节界面活性诱导微纳米气泡生成步骤，是将一含纳米气泡之多碳醇水溶液，以一介于200～300公分/分钟之液体流速进入，并透过微气流分流模块，该微气流分流模块具有复数个分流孔，孔径介于100～2000微米，本实施例中选定三种：100微米，500微米及750微米执行，形成三种型式低速微气流，将该低速微气流导入该富氨基互穿网混合溶液，因经过不同孔径微流道，可生成复数个尺寸的微气泡，可使纳米微气泡分散于富氨基互穿网混合溶液，启动高速搅拌，转速可控制在介于5000至20000rpm来产生均匀分散的复数个微气泡，使含纳米微气泡之多碳醇水溶液均匀分散，并进行纳米微气泡重组，调节气液界面活性，诱导产生均匀分散且高稳定性的复数个微纳米气泡，得混合溶液A，即形成一含高稳定性微米气泡之富氨基互穿网混合溶液，该均质微气泡互穿网混合溶液可分为微气泡，无微气泡溶液以及气泡溶液界面，其中气泡溶液界面系指所有微气泡主体部分与无微气泡溶液主体部分之间的气液界面。
含纳米气泡之微纳米气泡诱导成型溶液，是利用将一高压气体与一微纳米气泡诱导成型溶液，分别经具有夹角的气体引流管与液体引流管冲击汇流入一纳米微流道模块来形成。
微纳米气泡诱导成型溶液为含有含有含氨基糖骨架高分子聚合物、多碳醇、醛、碳酸钙及酸之水溶液，其中该含有含氨基糖骨架高分子聚合物的结构式(8)如下：
步骤(3)：含气穴支撑结构体成型步骤，提供能量或催化剂均可实践，本实施例使用低于5wt％硫酸来驱动此步骤，将该均质微气泡互穿网混合溶液之无微气泡部分进行低密度交链，形成一低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体，该低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体具有如下化学结构(13)，为聚乙烯醇/戊二醛所形成低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体化学结构，呈透明型态。
步骤(4)：分流式微气流仿生气动微孔壁气穴成型步骤，是透过一介于500～1000psi压力，优选地，500psi，配合该微气流分流模块生成仿生气动微气流诱导穿透低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体，在该低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体形成连结复数个气穴的复数个微通道，这些微通道的形成主要是透过步骤(2)高速搅拌使该低密度交链软质水胶含气穴支撑结构体中除气穴外，还有分散许多次低于1微米的奈米级尺寸之奈米气泡，这些复数个纳米气泡，在仿生气动微气流作用下，会在该气穴表面形成孔壁，使结构高度通连，形成一含高通连性微孔壁气穴仿生互穿网聚合物结构体，本实施例步骤(2)分别使用三种尺寸微气流分流模块，因此可得到三种尺寸之微孔壁气穴，平均孔径直径分别是介于100～200，300～500，900～1500微米，对应所使用的三种100微米，500微米及750微米分流孔之该微气流分流模块(如图2)，该分流孔之间距介于1公分至10公分，采环状分布，因为利用微气流所形成之微流道，此仿生气动诱导的设计，是利用鸟类骨骼由雏鸟至成鸟过程气动成型气动结构骨骼概念来设计，能符合流体最有效率通过的路径分布，特别适用引流材料之高效引流需求，产生仿生引流微结构，成功制备和禽鸟气动骨骼羽鞘相似的仿生结构，如图5所示。
步骤(5)：微孔壁气穴定型步骤，系透过导入一复合强化剂化合物流体，该复合强化剂化合物流体在本实施例中使用丙三醇与戊二醛混和水溶液，浓度低于5重量百分比，丙三醇与戊二醛比可在1/10～10/1之间调整，用来得到不同支撑性的仿生结构，混和比例会影响支撑性，亲疏水性，这样的复合强化设计也来自禽鸟气动骨骼与羽鞘所启发，是一种仿生强化结构层之设计。本步骤控制在一介于40～80度摄氏温度，优选地在60度摄氏温度，将微孔壁气穴结构强化，形成一仿生强化复合结构层，得到一种含高通连性复合层微孔壁气穴仿生强化互穿网聚合物结构体，该复合强化剂化合物流体，可以单独使用低于10单元之壳寡糖，或是壳寡糖/戊二醛，或是壳寡糖/三聚醛，或是壳寡糖/丙三醇/戊二醛来取代，同样地，混和比例会影响支撑性，亲疏水性。这里的复合强化剂化合物流体为含复数氨基或醇基或醛基或其混合与之化合物流体。
步骤(6)：微孔壁气穴亲水性安定化步骤，系利用通入一低浓度活性氧流体，小于5000ppm臭氧，充分流经该含高通连性复合层微孔壁气穴仿生强化互穿网聚合物结构体之微孔壁气穴及微通道，形成亲水性安定化高通连性微孔壁气穴，得到一含亲水性高通连性微孔壁气穴仿生强化互穿网聚合物结构体，特定地，臭氧水溶液、过氧化氢水溶液或高含氧水溶液，或其气泡溶液可被使用。
实施例5-含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体的SEM结构
本发明所成功制备的含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体，具有开放式气穴、开放式窗孔及微孔通道，进一步使用扫描式电子显微镜(SEM)进行微观结构形态学评估，如图3所示。所得含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体呈现全开放式气穴结构，具有全开放式窗孔及互连的微孔通道网络，所架构出高连通活性通道，全开放式气穴直径大约介于150-1000微米之间，全开放式窗孔直径大约介于50-80微米之间，如图3(A)所示。图3(B)中观察到互连的微孔通道网络微孔直径为3～10微米。
对采用传统淀粉发泡工艺或传统空气辅助淀粉发泡工艺制备的传统软质医疗引流材料进行微观结构形态评价，如图4所示，在所得传统淀粉发泡软质医疗引流材料和传统空气辅助淀粉发泡软质医疗引流材料的SEM图像中分别观察到开孔微观结构。虽然，传统空气辅助淀粉发泡软质医疗引流材料可以提供部分开孔的微观结构，但部分开放通孔的微观结构会形成结构支撑较弱的压实结构。薄弱的结构支撑会增加临床应用和治疗的风险，特别是治疗是在压力下进行的。全闭孔微观结构只能提供相当薄弱的结构支撑，在治疗过程中会严重阻塞和破坏临床引流。
一种含活性铵气孔微通道之互穿网仿生聚乙烯醇高分子结构体，其具有一支撑体，复数个分散于支撑体内的微流道，复数个全开放式气穴结构，复数个全开放式窗孔及互连的复数个微孔通道网络，该复数个微孔通道网络可透过微孔通道壁孔连通到气穴，气穴透过全开放式窗孔及微孔通道网络，形成一彼此通联的容纳空间，并在该气穴形成微孔通道壁孔。该全开放式气穴、全开放式窗孔、微孔通道网络及微孔通道壁孔具有一富含铵离子之复合活性结构层，并形成一气动活性引流空间，使流经该气动活性引流空间的流体充分与该富含铵离子之复合活性结构层接触，产生交互作用，这样的交互作用，特定地，可提供功能性提升，抑菌性提升，亲水性提升，凝血性提升等功效。该支撑体是由一高密度互穿网结构体所组成，该全开放式气穴直径介于150～1500微米之间，全开放式窗孔直径大约介于50-80微米之间，微孔通道网络微孔直径为3～10微米。
实施例6-创新仿生设计软质医疗引流材料的光指纹图谱建立
本发明设计并制备了一种用于引流处理的新型仿生高支撑软质聚乙烯醇发泡体医疗引流材料。本发明建立一套透过合适的光指纹图谱评估方法来对软质医疗引流材料的仿生设计进行功能性分子结构及安全性纯度评估。红外线光谱被选用来作为光指纹评估系统的检测设备。高支撑性软质仿生医疗引流材料主要由聚乙烯醇发泡体所组成，其中包含着交联聚乙烯醇分子结构，结构式(14)如下：
聚乙烯醇发泡体的分子结构通过红外线光谱分析进行表征，结果如6。3500-3400cm-1处的峰是因-OH官能基团伸缩振动。在聚乙烯醇发泡体的制备过程中，由于缩醛化后聚乙烯醇(PVA)分子内和分子间氢键破坏，表明分子结构中-OH官能基团的消耗(由于缩醛反应)而减弱并向更高频率偏移。烷基基团(CH2)的对称伸缩振动吸收峰出现在2952、2913、2861和2675cm-1处。1008～1239cm-1处新产生的特性吸收峰则属于缩醛反应过程中所形成的COC键结。在1239、1172、1129、1065和1008cm-1处的特性吸收峰归因于-COCOC-基团的伸缩振动，而在1008cm-1处检测到COC伸缩，这证实了聚乙烯醇发泡体(PVAF)材料主结构的形成，如图6所示。1239和1065cm-1处的特性吸收峰则归因于C-OH基团中CO的伸缩振动。-OH的弯曲振动在942cm-1处被发现。透过聚乙烯醇发泡体(PVAF)材料的红外光谱分析，在1449、1328、1088、836和610cm-1处观察到五个不同的特性吸收峰，分别对应于分子结构中之CH和OH面内弯曲、CO拉伸以及CH和OH面外弯曲振动。
也就是说，可以设计并结合光指纹I区、光指纹II区和光指纹III区建立的光指纹指引评估图谱来识别含有仿生聚乙烯醇发泡体(PVAF)结构的创新高支撑性软质医疗引流材料的纯度安全性和分子结构，如图6所示。在光指纹I区域中发现，2913公分-1～2861公分-1处所观察到的特性吸收峰表明了–CH官能基团伸缩振动，而可作为聚乙烯醇发泡体(PVAF)分子结构识别的重要鉴定。透过本研究所建立仿生软质医疗引流材料光指纹识别系统之光指纹，可以协助光指纹识别系统用户，从传统淀粉发泡工艺和辅助淀粉发泡工艺中识别出仿生超净空气发泡工艺，及其对应的仿生软质医疗引流材料成品。除了在光指纹I区域中大于1250cm-1处有显着差异外，在光指纹II区1250～1000cm-1没有其他显着的差异，但可以透过光指纹图谱图腾结构而将传统工艺及对应产品识别出来，虽然所有特性吸收带都是典型含有PVAF饱和烷基结构的分子表现。
进一步，为了强化本研究光指纹识别系统对仿生软质医疗引流材料纯度鉴别的功效，特别导入淀粉的红外线吸收光谱作为更细致比对的依据。不同的淀粉在1000cm-1以下显示出相似的光谱，本研究将此部分光谱作为淀粉残留评估的光指纹信息。虽然，葡萄糖糖环骨架振动，在1000cm-1以下区域(光指纹III区)表现出复杂的光指纹信息而难进行逐一吸收峰值鉴别，如表1所示。过去的报告中，将1250～500cm-1设计作为同一光指纹区进行识别，但由于不同淀粉种类所得到相似的特性吸收图谱中，发现在1000～500cm-1(光指纹III区)可以对仿生软质医疗引流材料纯度进行鉴别，并且明确、重要有意义的，因而加以切割独立比对。因此，透过本研究利用仿生软质医疗引流材料与淀粉材料的红外线吸收光谱检测分析结果所建构的仿生软质医疗引流材料光指纹识别系统的光指纹I区、光指纹II区和光指纹III区进行识别评估，可以很容易地识别传统淀粉发泡过程中PVAF软质医疗引流材料的分子结构形成和可能淀粉残留对安全性纯度的影响与风险。
表1中，在3300-3600、～2900、～1150和1000-1100公分-1附近存在的吸收带表明所有淀粉分别具有-OH、CH、COC和CO功能性基团。与OH基团相关的CO弯曲会导致在1648公分-1附近出现特性吸收峰。在大约2925公分-1附近的特性吸收峰对应于C-H拉伸[26]；1400-1300公分-1区域内特性吸收归因于C-H弯曲和变形振动；1150公分-1与糖苷C-O-C键的振动有关。1080和1020公分-1处是脱水葡萄糖环O-C拉伸的特征。925cm-1处的吸收峰归因于糖苷键骨架的振动。此外，淀粉上的特征性COC环振动导致在700-900cm-1附近出现吸收峰。低于800cm-1的吸收与葡萄糖吡喃糖环的骨架振动有关。
表1仿生医用引流聚乙烯醇发泡体材料光指纹参考指引表
注：a)参考文献值，b)本发明量测值，c)＂－＂未检出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，包括由聚乙烯醇枝接富氨基聚合物经过发泡工艺制备而得；
所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体包括一支撑体和复合活性结构层：
所述支撑体的结构式(1)或(2)如下：
所述复合活性结构层的结构式(3)、(4)、(5)或(6)如下：
2.根据权利要求1的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，所述聚乙烯醇枝接富氨基聚合物的制备方法，包括如下步骤：
S1制备含氨基糖骨架高分子聚合物：在分子量为300-3000的寡聚物中加入氢氧化钠，惰性气体下反应，以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得含氨基糖骨架高分子聚合物；
S2制备聚乙烯醇枝接富氨基聚合物：将聚乙烯醇溶于热水中，搅拌，过滤，得聚乙烯醇水溶液；
在聚乙烯醇水溶液中滴入硫酸/甲醛水溶液，搅拌，以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得混合物1；
将混合物1溶于热水中，搅拌，过滤，得混合物1水溶液；
在混合物1水溶液中加入含氨基糖骨架高分子聚合物水溶液，低温混合，反应后，在室温下以微液滴形式滴入丙酮，过滤，取沉淀物，冷冻干燥，得聚乙烯醇枝接富氨基聚合物。
3.根据权利要求2的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，步骤S1中，所述寡聚物为壳聚糖、壳寡糖、明胶、胶原蛋白或蚕丝蛋白中的一种；所述惰性气体下，110-130℃反应30-60min；所述惰性气体为氮气。
4.根据权利要求2的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，步骤S2中，将聚乙烯醇溶于100℃热水中，搅拌30-40min，过滤，得聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度低于1％。
5.根据权利要求2的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，步骤S2中，在聚乙烯醇水溶液中滴入硫酸/甲醛水溶液，控制pH值为4-5，45-55℃搅拌至少2h；所述硫酸/甲醛水溶液含有9-11wt％硫酸和0.5-1.5wt％甲醛。
6.根据权利要求2的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，步骤S2中，将含醛基的聚乙烯醇高分子溶于100℃热水中，搅拌30-40min，过滤，得含醛基的聚乙烯醇水溶液；所述含醛基的聚乙烯醇水溶液的质量浓度为0.04-0.06％。
7.根据权利要求2的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体，其特征在于，步骤S2中，按重量比90-110：1，在含醛基的聚乙烯醇水溶液中加入含氨基糖骨架高分子聚合物水溶液，12-17℃混合，25-35℃反应25-35min后，在室温下以微液滴形式滴入丙酮。
8.根据权利要求1的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体的制备发泡工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备富氨基互穿网混合溶液：取聚乙烯醇枝接富氨基聚合物，20-35℃搅拌，得富氨基互穿网混合溶液；
(2)高压气体调节界面活性诱导微纳米气泡生成：将含纳米气泡的多碳醇水溶液以200-300cm/min液体流速进入微纳米气泡诱导成型微流道模块装置，与富氨基互穿网混合溶液混合，使纳米气泡分散于富氨基互穿网混合溶液，搅拌，进行纳米气泡重组，调节气液界面活性，诱导产生微纳米气泡，得混合溶液A；
(3)热减压启动诱导微通道成型活化：调节压力500-1000psi、温度50-120℃，使混合溶液A热分解汽化分解成微气流，由热减压启动，减压破壁形成连通气穴，诱导微气流排出产生微通道，得结构体B；
(4)活性氨基交链气孔调节成型：在15-45℃条件下，将酸活化剂溶液流过结构体B，得所述仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体。
9.一种如权利要求1所述的一种仿生活性富氨基聚乙烯醇发泡体在医疗引流材料中的应用。
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|---|---|---|---|---|
| CN105218867A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-06 | 巴斯特医药科技（常州）有限公司 | 奈微米多孔道缓冲弹性体及其制造方法 |
| CN105214122A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-06 | 巴斯特医药科技（常州）有限公司 | 多孔性微粒医疗净化填充体及其制造方法 |
| US20170260695A1 (en) * | 2011-08-18 | 2017-09-14 | Ahlstrom-Munksjö Oyj | Fibre-based support containing a layer of a functionalized water-soluble polymer, method of production and use thereof |
| TWM550625U (zh) * | 2017-03-27 | 2017-10-21 | Jan-Long Shih | 具有吸壓支撐複合結構體之褥瘡醫療創口照護輔助調節墊 |
-
2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170260695A1 (en) * | 2011-08-18 | 2017-09-14 | Ahlstrom-Munksjö Oyj | Fibre-based support containing a layer of a functionalized water-soluble polymer, method of production and use thereof |
| CN105218867A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-06 | 巴斯特医药科技（常州）有限公司 | 奈微米多孔道缓冲弹性体及其制造方法 |
| CN105214122A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-06 | 巴斯特医药科技（常州）有限公司 | 多孔性微粒医疗净化填充体及其制造方法 |
| TWM550625U (zh) * | 2017-03-27 | 2017-10-21 | Jan-Long Shih | 具有吸壓支撐複合結構體之褥瘡醫療創口照護輔助調節墊 |
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