一种透湿、止血、抗菌伤口敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透湿、止血、抗菌伤口敷料及其制备方法，属于医疗技术领域。

背景技术

微生物引起的伤口感染问题一直威胁着人类的健康，由于细菌等病原体引起的伤口感染常导致化脓、炎症等问题，伤口处细菌感染严重时如果得不到及时有效的处理甚至会造成机体死亡。在自然环境中，皮肤受损后很容易受到细菌等微生物的入侵，因此及时的处理伤口可以很大程度的避免感染。

Zein是玉米中的主要贮藏蛋白，储量丰富且来源广泛，作为一种天然的植物蛋白质，zein具有良好的生物相容性和可降解特性。Zein分子链中富含含硫氨基酸和疏水性氨基酸，所以zein分子链间容易形成二硫键和疏水键，这也使得zein分子具有一定的自组装(self-assembly)特性。Zein已经被证明有利于促进细胞生长和组织再生，因此在生物医用领域中受到了越来越多的关注。

ZnO颗粒和季铵盐抗菌剂目前在临床上已经得到了广泛的应用，但是也存在着部分问题，比如ZnO颗粒抗菌效果较弱，季铵盐类抗菌剂抗菌能力显著但是对生物具有一定的细胞毒性。此外，研究表明ZnO颗粒具有一定的体外凝血效果，可以作为伤口处的止血材料，而季铵盐抗菌剂由于具有带正电荷的季铵基团，对血浆中的红细胞具有一定的吸附作用，因此可以促进血液的凝固。

因此，作为伤口敷料，应该首先具有抗菌、止血的效果，同时，敷料的透湿特性也尤为重要，具有良好透湿特性的敷料可以保持伤口处干燥的微环境，有助于伤口组织的愈合、防止细菌等微生物的滋生和防止伤口细胞脱水。

总之，伤口敷料应该具备多项特征保护受损的皮肤，促进伤口的愈合。

发明内容

为了解决上述透湿、止血、抗菌的问题，本发明提供了一种以纳米纤维为基材的伤口敷料的制备方法。本发明合成了新型季铵盐抗菌剂QAS

具体的，本发明首先提供了一种透湿、止血、抗菌伤口敷料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备季铵盐抗菌剂QAS

(2)制备ZnO-QAS

(3)配制得到浓度为15wt％的聚己内酯(PCL)纺丝液，溶剂为甲酸，进行静电纺丝，干燥后得到PCL纤维膜；

(4)喷涂zein和ZnO-QAS

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)、异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)和1-溴十八烷的摩尔比为5:6:5。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述二月桂酸二丁基锡(DBEU)的加入量为反应体系中DMEA摩尔量的0.5～1％，所述碘化钾(KI)的加入量为反应体系中DMEA摩尔量的0.5～1％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述提纯是利用乙酸乙酯进行提纯。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，所述惰性氛围是指氮气、氩气氛围的任一种或两种。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，加入的水的量为反应体系体积的1～2％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，所述提取是利用索氏提取器进行提取，乙醇作为溶剂，回流8～12h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，配制聚己内酯(PCL)纺丝液的具体过程为：将聚己内酯PCL颗粒加入到甲酸中，水浴下超声溶解0.5～1.5h后室温下搅拌4～6h即得到PCL纺丝液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，静电纺丝的工艺参数为：电压20kV，注射速率0.5mL/h，环境温度20～25℃，相对湿度40-50％，纺丝距离15cm，滚筒转速100rpm/min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，所述干燥优选在45℃真空干燥24h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中，喷涂的操作参数为：氮气出口压力为0.2MPa，持续时间30s。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的透湿、止血、抗菌伤口敷料。

本发明还提供了包含上述透湿、止血、抗菌伤口敷料的医疗器械。

本发明的有益效果：

(1)本发明合成了新型季铵盐抗菌剂QAS

(2)该敷料以静电纺纳米纤维垫为基材，表面喷涂一层zein薄膜和功能性纳米颗粒，透湿性良好。

(3)该敷料可以吸附血液中的纤连蛋白和红细胞，刺激血小板响应，且血细胞相容性良好，具有良好的止血能力。

(4)该敷料可以在30min内杀灭6.01log的金黄色葡萄球菌，1h内杀灭6.04log的大肠肝菌，具有良好的抗菌能力。

(5)该敷料在使用过程中没有生物毒性，且zein的引入有利于受损皮肤处的细胞生长。

(6)该敷料轻薄，外侧表面是多孔PCL纳米纤维，有一定的疏水、抵御外部细菌黏附的能力。

附图说明

图1为季铵盐QAS

图2为ZnO-QAS

图3为静电纺装置示意图。

图4为zein溶液喷雾涂覆和纳米颗粒分散液喷雾涂覆示意图。

图5为水蒸气透过率结果，A,B,C,D分别表示实施例2制备得到的样品PCL,PCL/zein,PCL/zein/ZnO以及实施例3制备得到的PCL/zein/ZnO-QAS

图6为血液测试结果，PCL，其中，图a为实施例2制备得到的PCL/zein,PCL/zein/ZnO以及实施例3制备得到的PCL/zein/ZnO-QAS

图7为抗菌测试和细胞相容性测试结果，其中，图a为实施例2制备得到的PCL/zein,PCL/zein/ZnO以及实施例3制备得到的PCL/zein/ZnO-QAS

具体实施方式

各种测试方法如下：

水蒸气透过率测试：样品的水蒸气透过率(WVTR)根据ASTM E96标准方法测定。准备4个圆柱型玻璃瓶，瓶口面积为1.44cm

其中W

全血凝固测试：样品的凝血效果根据血液凝固指数(BCI)作为测定标准。将样品裁剪成1cm×1cm的正方形并放入培养皿中，于37℃恒温振荡箱中预热5min，取100μL小兔全血缓慢滴加到预热后的样品表面，随后滴加10mL CaCl

为了进一步观察血红细胞在样品表面的附着情况，将测试后的样品在2.5wt％戊二醛/PBS溶液中浸泡2h以固定，然后采用不同浓度梯度的乙醇/PBS溶液(25％,50％,75,85％,90％,95％,100％)对样品上的血细胞进行脱水。45℃干燥24h用于SEM观察。

血小板黏附测试：取40mL抗凝兔全血进行离心(1500rpm,20min)分离得到富含血小板的血浆(PRP)。将1cm×1cm的正方形样品于37℃下预热5min，然后在3mL 37℃的PRP中浸泡1h。浸泡后的样品用PBS溶液冲洗3次并在2.5wt％戊二醛/PBS溶液中浸泡2h。采用不同浓度梯度的乙醇/PBS溶液(25％,50％,75,85％,90％,95％,100％)对血小板进行脱水。随后将样品放置于45℃干燥24h用于SEM观察。

溶血测试：根据文献中报道的方法进行溶血测试。取抗凝小兔全血与PBS溶液以4:5的体积比混合稀释。将1cm×1cm的样品放置于装有10mL PBS溶液的离心管中，37℃恒温培养30min，然后加入0.2mL稀释的抗凝血液，继续培养1h。培育完成后先倒置离心管使内部混合均匀，然后以3000rpm的速率离心5min。收集上清液测量其在540nm处的吸光度，根据公式(3)计算溶血率：

式中A

抗菌测试：根据改良的AATCC 100-2004方法测试了样品对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和革兰氏阴性大肠杆菌(ATCC 43895)的抗菌性能。取25μL细菌悬浮液(1×10

生物相容性测试：根据ISO 10993-5的XTT细胞相容性测试方法评估了样品对小鼠成纤细胞(L 929)存活率的影响。将L-929细胞置于含10％FBS和1％青霉素-链霉素溶液的DMEM培养基中，5％CO

原料来源：N,N-二甲基乙醇胺(DMEA,98％)，3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷(IPTS,95％)，二月桂酸二丁锡(DBDU,95％)购自上海阿拉丁试剂公司，聚己内酯(PCL,Mn＝80kDa)购自美国圣路易斯Sigma-Aldrich公司，ZnO(OD＝80nm，99.9％)购自北京德科道金科技有限公司，玉米蛋白Zein,购自1-溴十八烷购自百灵威科技有限公司。其他化学试剂购自国药控股化学试剂有限公司。以上所有试剂按原样使用，无需进一步纯化。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

QAS

QAS

ZnO-QAS

ZnO-QAS

实施例2

(1)称取1.5g PCL固体加入到8.5g甲酸中，超声溶解1h后室温下搅拌6h得到15wt％的PCL纺丝液，静电纺工艺参数：电压20kV,注射速率0.5mL/h，室温，相对湿度40-50％，纺丝距离15cm，滚筒转速100rpm/min。纺丝完成后放入45℃真空干燥箱干燥24h，得到纯的PCL纳米纤维垫，标记为PCL。

(2)称取2g zein粉末超声溶解于38g 75wt％的乙醇/水溶液中，配置成5wt％的zein溶液，利用喷雾瓶将溶解好的zein溶液均匀喷涂在PCL纤维膜表面，氮气瓶出口压力设置为0.2Mpa，持续时间为30s，干燥12h，该敷料标记为PCL/zein。

(3)称取50mg ZnO超声分散在10mL乙醇中，利用喷雾瓶喷均匀涂在步骤(2)的PCL/zein表面，氮气出口压力为0.2MPa，持续时间30s，干燥12h，该敷料标记为PCL/zein/ZnO。

实施例3

步骤(1)和(2)同实施例2；

(3)称取50mg实施例1制备的ZnO-QAS

对实施例2和3制备得到的样品进行性能测试，结果如下：

实施例2制备得到的样品PCL,PCL/zein,PCL/zein/ZnO以及实施例3制备得到的PCL/zein/ZnO-QAS

全血凝固指数(BCI)测试、血小板黏附测试、溶血测试结果如图6所示。图a表示实施例2制备得到的PCL,PCL/zein,PCL/zein/ZnO和实施例3制备得到的PCL/zein/ZnO-QAS

为了进一步探究止血机制，利用SEM对血凝块和血小板的形态进行了观察(图b,c)，可以看出全血凝固后大量的血细胞被纤维蛋白固定，此时的红细胞由于在实验中吸水形态变成球型。图c中可以观察到黏附在敷料表面的血小板变得不规则，有多个方向的突起，证明此时的血小板处于激活状态，证明PCL/zein/ZnO-QAS

抗菌测试、细胞相容性测试结果如图7所示。PCL/zein,PCL/zein/ZnO,PCL/zein/ZnO-QAS

PCL/zein,PCL/zein/ZnO,PCL/zein/ZnO-QAS

实施例4

(1)称取1.5g PCL固体加入到8.5g甲酸中，超声溶解1h后室温下搅拌6h得到15wt％的PCL纺丝液，静电纺工艺参数：电压20kV,注射速率0.5mL/h，室温，相对湿度40-50％，纺丝距离15cm，滚筒转速100rpm/min。纺丝完成后放入45℃真空干燥箱干燥24h，得到纯的PCL纳米纤维垫，标记为PCL。

(2)称取50mg ZnO超声分散在10mL 5wt％的zein溶液中，利用喷雾瓶喷均匀涂在步骤(1)的PCL表面，氮气出口压力为0.2MPa，持续时间30s，干燥12h，该敷料标记为PCL/zein/ZnO*。

实施例5

步骤(1)同实施例4步骤(1)；

(2)称取50mg实施例1制备的ZnO-QAS

经过实施例3的测试可以发现，实施例4和5制备得到的PCL/zein/ZnO*和PCL/zein/ZnO-QAS

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。