CN1245544C - 一种活性炭纤维敷料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活性炭纤维及其制备方法，其中活性炭纤维中的C、H、O和N含量(占产品重量的百分比)分别为≥94、≤2.5、≤2.5、≤2.5；比表面积为1200-1500m²/g；孔容大于0.45cc/g。也涉及治疗烧烫伤和创伤的药物产品。所述活性炭纤维具有非常好的吸附能力并且可以使所吸附的药物实现缓释的目的。所述的药物产品对于治疗烧烫伤和创伤是特别有利的。

Description

一种活性炭纤维敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及活性炭纤维敷料及其制备方法以及由其制备的药物产品，也涉及这种活性炭纤维作为烧烫伤和创伤药物的载体的用途。

背景技术

从现掌握的军事医学情报得知，前苏联从80年代就开始了医用活性炭纤维(ACF)技术的研究，并列为军事机密在前苏联各军事医院和战地医院进行临床实验达10余年之久。目前俄罗斯已正式用于军事医学领域，主要将该技术应用于装备野战部队和生化部队及各大战地、军医院，技术严格保密。随后国内外对活性炭纤维进行了不断地研究。但现有技术中的活性炭纤维都存在许多技术问题如吸附能力低、加工性能差，不便于负载药物和医药临床使用。

烧烫伤不仅仅是皮肤烧、烫伤，常常是大面积烧烫伤，全身反应十分强烈。因为身体的“屏障”全线崩溃而使得血浆体液(包括各种营养成分、水和电解质等)迅速外渗，导致血液浓缩和水、电解质发生紊乱，进而引起休克、肾脏功能受损以至发生肾脏功能衰竭而死亡。

疼痛、创面的化脓感染；全身的感染扩散；治疗的不合理造成创面的加深以及创面愈合后结疤是国内外烧烫伤领域的四大难题，创面剧烈疼痛而使得病人夜不能寐、食不甘味。通常不得不口服或注射止痛剂来暂时缓解疼痛，但面临着止痛麻醉药品的副作用和感染的危险。另外，全身侵袭性感染即创面脓毒症和败血症的防治往往是严重烧烫伤病人抢救成功与否的关键。近三十年来，烧烫伤感染一直占据烧烫伤死亡原因的首位。烧、烫伤发生后，细菌在烧、烫伤创面坏死组织上繁殖生长，迅速扩大并向深部侵入，创面感染严重、潮湿、渗液，出现出血点和坏死斑，进而细菌侵袭至焦痂下健康组织，集中在血管周围，甚至侵入血管内，此时全身感染症状显著，即发生烧、烫伤创面脓毒症，严重时进一步发展为败血症。据统计，败血症死亡率35.3％，居死亡首位。创伤感染化脓，则以局部抗菌药物和全身抗生素的作用，在杀菌、抑菌的同时，延缓了创面的愈合，也使全身出现一些免疫低下和耐药细菌的孳生，创面在治疗中由于干燥结痂暂时抑制了细菌，但使创面的损伤继续加深，对烧、烫伤创面的愈合增加了一分障碍。由于以上传统治疗方法对深度烧、烫伤大都以外科植皮技术封闭创面，所以疤痕愈合是必然的，而疤痕组织日夜不停地剧烈地瘙痒、疼痛，使烧、烫伤病人倍受折磨。

现有的治疗烧烫伤药物不能很好地起作用，这是由于这些药物产品中的载体不能很好地负载治疗烧烫伤活性药物成分，需要频繁更换药物产品，影响了创面的愈合。因此，非常需要改进的治疗烧烫伤药物载体以及由其制备的药物产品。

本发明人研究了活化工艺(活化温度、时间、气氛和催化剂)对活性炭纤维结构和性能(强度、孔结构和吸附性能)的影响；活性炭纤维表面化学结构和孔结构与脓液、组织液吸附性能的关系；增强活性炭纤维亲水性和生物相容性的方法；活性炭纤维药物缓释与脓液吸附的平衡机制以及药物浸渍活性炭纤维的方法和浓度。从而解决了现有技术的问题。

技术内容

【要解决的问题】

因此，本发明的一个目的是提供一种具有较强选择性吸附功能(靶向性吸附)的活性炭纤维。同时，将这种活性炭纤维用作烧烫伤和创伤治疗药物的载体，将活性炭纤维的吸附功能和药物的治疗功能有效的结合在一起，从而达到最佳治疗效果。

本发明的另一目的是提供这种复合型活性炭纤维的制备方法。

本发明的再一目的是提供治疗烧烫伤和创伤的药物产品。

【技术方案】

本发明的活性炭纤维具有下列参数：

1、活性炭纤维中的C、H、O和N含量直接决定产品的功能效果，其含量(占产品重量的百分比)分别为≥94、≤2.5、≤.5、≤2.5，实际生产中C、H、O和N百分含量达到98、0.9、0.9、0.2为最佳。

2、在现有技术中，一方面，比表面积越大，吸附功能越强；另一方面，比表面积越大，活性炭纤维越脆，产品应用越困难。然而，本发明活性炭纤维的比表面积为1000-1500m²/g，在此范围中，活性炭纤维具有低的脆性。临床试验的最佳结果为1100m²/g左右。

3、碘吸附值的大小与比表面积有直接关系(正比例)。合适的碘吸附值≥900mg/g，临床试验的最佳结果为1100mg/g左右。

4、孔容决定了吸附范围，最基本要大于0.45cc/g，，最佳值为0.55-0.85cc/g，。

5、孔结构与表面化学结构与脓液、组织液吸附性有直接和最重要的关系。

本发明活性炭纤维的制备方法如下：

1、原材料的选择，作为生产本发明活性炭纤维的原料，可使用任何粘胶基纤维，即天然纤维材料，包括纱布、脱脂棉、棉布等。这些材料具有无毒、无刺激、无致敏的优点。是医疗领域首选的。其次考虑用聚丙烯腈作原料。

2、制备过程，将纤维材料洗涤并浸渍催化剂，然后干燥并预氧化(空气介质，180-300℃，20-900分钟)而获得预氧丝；将预氧丝进行炭化(惰性气体保护，850-1600℃连续炭化20-900分钟)形成炭纤维，经活化(800-1000℃水气的活化)得到活性炭纤维；再通过控制孔结构(通过控制活化速度和活化时间，即控制活化时水蒸气的量(1-100Nm³/h)(请注意：m³/h是水蒸气的量的单位，N表示在氮气保护下的水蒸气，该领域的通用写法为：Nm³/h)和活化时间(10-900分钟)来制备所需要的孔。孔径大小与活化速度和活化时间成正比)并进行表面改性(通过阳极电解氧化法，也叫电化学氧化法：碳纤维为阳极，石墨板为阴极，用酸或碱作电解质或采用先酸后碱的混合方法，使含氧阴离子在碳纤维表面放电而生成不同的官能团，达到表面改性目的)以制得本发明活性炭纤维。

制备过程中，洗涤用40-100℃的热水或沸水充分洗涤30min并用中空聚乙烯滤膜过滤；浸渍催化剂为CuO(预氧化催化剂)、ZnCl₂溶液(炭化活化催化剂)；预氧化工艺：空气介质，180-300℃连续20-900分钟；炭化工艺：惰性气体保护，850-1600℃连续炭化20-900分钟；活化条件为800-1000℃高压水气的活化。

本发明制备的活性炭纤维适于用作治疗烧烫伤和创伤的敷料。本发明治疗烧烫伤和创伤的药物产品包含活性药物成分和本发明的活性炭纤维。活性药物负载于活性炭纤维中。其中所含活性药物的量为治疗有效量，具体的量通常取决于具体使用的活性药物。所述活性药物为用于治疗烧烫伤和创伤的所有药物，也可以是对治疗烧烫伤和创伤有利的营养药物。具体来说，可选自抗生素(例如头孢氨苄、头孢拉定、青霉素、四环素、阿米卡星、庆大霉素、红霉素等等)、生理电解质(如生理盐水、氯化钾)、各种营养药物(例如维生素A、B、C、D、H、K，氨基酸，葡萄糖等等)。

然而，在制备活性炭纤维过程中的催化剂所含金属成分与其起作用有密切关系，超过标准会对伤口构成危险。一般来说，药物产品中金属元素的含量(以药物产品的重量为基础来计算，为重量比。该含量的认定是根据多次临床的效果对比选定的指标)见下表1。

表1活性药物各元素在药物产品中的含量

元素	含量(mg/g)
		Na	＜5.0
K	＜2.0
		Ag	＜0.001
Cu	＜0.03
		Zn	＜0.05
Ca	＜0.3

本发明的药物产品可以是自粘型烧烫伤和创伤敷料或者是非自粘型烧烫伤和创伤敷料，还可以与其他辅助材料结合成急救包或急救绷带。

本发明药物产品的制备方法是用本发明的活性炭纤维浸渍药物的溶液(可以是药物水溶液，但不可以是药物的有机溶剂如乙醇、丙二醇的溶液)以吸附活性药物，然后干燥并进行消毒而得到本发明的药物产品。干燥和消毒方法对于本领域技术人员来说是已知的。

【有益效果】

本发明人研究开发的复合型活性炭纤维材料是新的、具有与现有技术不同的物化参数和独特的性能，是治疗烧、烫伤和创伤新的非常有利的产品。它具有炭材料固有的化学惰性，在与人体接触时不会产生过敏、刺激甚至毒性作用，因而具有良好的生物相容性，在用作烧、烫伤和创伤治疗时不影响皮肤的生长，减少创面疤痕形成，有利于皮肤的完整恢复。由于其具有发达的表面积和微孔赋予其高选择性吸附容量和吸脱附速度，在用作治疗烧、烫伤和创伤时可以吸附大量的脓液及伤口分泌物(包括细菌)，因此无需象常规烧、烫伤和创伤纱布一样经常更换而破坏新生皮肤，同时减少患者由于更换纱布时的剧烈疼痛，因而对患者特别有利。而且，本发明的活性炭纤维不但保持了高的吸附性，也防止了在这种高吸附性能之下的脆性，增强这种材料的加工性能而不需要加入高分子吸水树脂。

负载药物的复合型活性炭纤维材料(即本发明的药物产品)是目前治疗烧、烫伤和创伤的简便有效的新材料和新技术。它可以防止烧、烫伤和创伤脓毒和败血症的发生。本发明活性炭纤维是广谱型吸附剂，较宽的孔径分布正适合于水分等小分子和抗菌类药物、脓液等大分子的吸附。因此，当本发明药物产品用于治疗烧、烫伤和创伤时不但具有良好的吸湿干燥效果，而且可以抑制细菌在湿度条件下的繁殖，在短期内消除炎症、清洁伤口，使肉芽生长复活，促进伤口的上皮形成，改善伤愈过程，缩短治疗时间，改善整容功能。

本发明的复合型活性炭纤维具有使药物缓释的效果。活性炭纤维发达的表面和孔容将药物和营养成分吸附在其中然后在使用过程中缓慢释放，使得其中负载的治疗烧、烫伤和创伤的药物成份可以起到创面止疼、抗感染、减轻炎症和减轻疤痕等治疗作用；使得负载的人体必须的营养成份可以直接作用在烧、烫伤创面，并在局部被组织吸收，为烧、烫伤和创伤创面组织的再生修复提供营养原料。本发明的药物产品保证了药物浓度的相对稳定性，发挥良好的疗效，同时减少多次涂覆药物给患者所带来的疼痛。而且，随着药物逐步缓释，腾出纤维的孔隙，使活性炭纤维的定向吸附(物理吸附和化学吸附)能力和吸附量增强，确保伤口处于局部无菌室状态。

本发明的药物产品还具有如下特点：可以织成布、毡等柔软织物，薄而轻，透气性好，减少人体活动负担；在伤口形成局部无菌室，降低被感染的危险；操作简单，不易自行脱落，减少换药次数，减少经济负担。

附图说明

附图1显示本发明复合型活性炭纤维和最终药物产品的制备过程。

具体实施方式

实施例1以无纺布毡为原料的活性炭纤维及其制备方法

用40-100℃的热水或沸水充分洗涤无纺布毡30min，然后浸渍氧化铜和氯化锌催化剂并干燥。在空气介质、200℃条件下，预氧化100分钟；在惰性气体保护下，850℃连续炭化100分钟；在800℃的高压水蒸气环境中活化成活性炭纤维。通过调节孔结构(通过控制活化速度和活化时间，即控制活化时水蒸气的量(约50Nm³/h)和活化时间(400分钟)来制备所需要的孔。孔径大小与活化速度和活化时间成正比)并使其表面改性(通过阳极电解氧化法，也叫电化学氧化法：碳纤维为阳极，石墨板为阴极，用酸或碱作电解质或采用先酸后碱的混合方法，使含氧阴离子在碳纤维表面放电而生成不同的官能团，达到表面改性目的)以制得本发明活性炭纤维。经测定其C、H、O和N百分含量分别为98、0.9、0.9、0.2；活性炭纤维的比表面积为1250m²/g；孔容为0.55cc/g。其孔结构和表面性质为如下表2所示。

表2活性炭纤维的孔结构和表面性质

直径范围()	所占百分比(％)
		2-6	3.5
6-10	56.14
		10-16	15.62
16-20	6.69
		20-30	7.82
30-40	4.3
		40-50	2.16
50-100	3.27

实施例2以脱脂棉为原料的活性活性炭纤维及其制备方法

使用与实施例相同的方法来制备本发明的活性炭纤维只是用脱脂棉替换纱布。经测定其C、H、O和N百分含量分别为99、0.6、0.2、0.2；活性炭纤维的比表面积为1100m²/g；孔容为0.85cc/g。其孔结构和表面性质为如下表3所示。

表3活性炭纤维的孔结构和表面性质

直径范围()	所占百分比(％)
		2-6	5.5
6-10	54.14
		10-16	14.62
16-20	7.69
		20-30	7.82
30-40	4.3
		40-50	2.16
50-100	3.27

实施例3含氯化钠、氯化钾药物和本发明活性炭纤维的自粘性敷料

组分	重量(克)
		亲水活性炭纤维	1000
氯化钠	4
		氯化钾	1.4

制备方法：按规定量将本发明的亲水活性炭纤维浸渍生理盐水1小时，干燥后与被衬涂有医用粘胶剂的无纺布进行粘合切割包装并进行放射消毒获得本实施例的药物产品。孔容为0.56cc/g。

实施例4含营养药物的生理盐水和本发明活性炭纤维的非自粘性敷料

组分	重量(克)
		亲水活性炭纤维	2000
葡萄糖	50
		氯化钠、氯化钾	5.5

制备方法：将本发明的亲水活性炭纤维浸渍葡萄糖生理盐水溶液1小时，干燥并进行放射消毒获得本实施例的药物产品。

实施例5含有青霉素药物和本发明活性炭纤维的非自粘性敷料

组分	重量(克)
		亲水活性炭纤维	1000
青霉素	60
		氯化钠、氯化钾	5.5

制备方法：按规定量将本发明的亲水活性炭纤维浸渍含青霉素的生理盐水1小时，干燥后并进行放射消毒获得本实施例的药物产品。孔容为0.56cc/g。

实施例6本发明活性炭纤维吸附力和脆性与现有技术的比较：

现有技术：俄罗斯军工产品比表面积大于1500m²/g，产品脆，手摸有屑脱落，接触伤口时需要被衬支持。

本发明：比表面积1000-1500m²/g，在此范围中，活性炭纤维具有低的脆性，产品表面光滑，无屑脱落，可直接作用于伤口。而且本发明在此范围的表面积时还具有大于0.45cc/g的孔容。

实施例7本发明药物产品缓释作用与现有技术的比较：

现有技术：俄罗斯军工产品属于单一的活性炭纤维吸附功能，无任何药物负载，无缓释作用。

本发明：首次尝试用本发明的活性炭纤维负载药物，并根据多次临床试验效果选择了负载药物及浓度，设计出最佳制造工艺，从而将活性炭纤维的吸附功能和药物的治疗功能有效的结合在一起达到最佳治疗效果。

Claims (10)

1.一种活性炭纤维，其中活性炭纤维中的C、H、O和N含量(占产品重量的百分比)分别为98、0.9、0.9、0.2或99、0.6、0.2、0.2，比表面积1000-1500m²/g，孔容大于0.45cc/g。

2.权利要求1的活性炭纤维，所述活性炭纤维的孔容为0.55-0.85cc/g，所述活性炭纤维的碘吸附值≥900mg/g。

3.权利要求2的活性炭纤维，所述活性炭纤维的碘吸附值1100mg/g。

4.制备权利要求1、2或3的活性炭纤维的方法，是将粘胶基纤维材料或聚丙烯腈纤维洗涤并浸渍预氧化和炭化活化催化剂，然后干燥并在180-300℃温度下预氧化而获得预氧丝；将预氧丝进行在惰性气体保护中于850-1600℃温度下炭化形成炭纤维，经800-1000℃水气活化得到活性炭纤维；再通过控制活化速度和活化时间来控制孔结构，即控制活化时水蒸气的量为1-100Nm³/h和活化时间为10-900分钟来制备所需要的孔，孔径大小与活化速度和活化时间成正比，并通过阳极电解氧化法进行表面改性以制得活性炭纤维；

其中：洗涤用40-100℃的热水或沸水充分洗涤并用中空聚乙烯滤膜过滤；浸渍催化剂为预氧化催化剂CuO、炭化活化催化剂ZnCl₂溶液。

5.一种治疗烧烫伤和创伤的药物产品，它含有活性药物和权利要求1的活性炭纤维。

6.根据权利要求5所述的治疗烧烫伤和创伤的药物产品，其中的活性药物为氯化钠4克、氯化钾1.4克；活性炭纤维为1000克。

7.根据权利要求5所述的治疗烧烫伤和创伤的药物产品，其中的活性药物为氯化钠和氯化钾共计5.5克、葡萄糖50克；活性炭纤维为2000克。

8.根据权利要求5所述的治疗烧烫伤和创伤的药物产品，其中的活性药物为氯化钠和氯化钾共计5.5克、青霉素60克；活性炭纤维为2000克。

9、权利要求5、6、7或8的药物产品，为自粘型烧烫伤和创伤敷料或者是非自粘型烧烫伤和创伤敷料；还可以与其他辅助材料结合成急救包或急救绷带。

10、权利要求1的活性炭纤维作为治疗烧烫伤和创伤药物敷料的用途。

Images