CN114081992A

CN114081992A - 具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法

Info

Publication number: CN114081992A
Application number: CN202111381674.7A
Authority: CN
Inventors: 李晓然; 刘玉敏; 俞建勇; 丁彬
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明涉及一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，首先向天然高分子溶液中依次添加多巴胺、具有羧基基团的胆固醇衍生物和EDC/NHS，搅拌均匀制得前驱体纺丝液，然后将前驱体纺丝液经静电纺丝制得纳米纤维膜，最后将纳米纤维膜经交联处理后浸泡在碱性的Tris‑HCl溶液中，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料；天然高分子上同时具有羧基、氨基和羟基基团；天然高分子溶液的pH值为3～6；配置前驱体纺丝液、静电纺丝以及紫外交联处理的过程均在避光条件下进行；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的粘附强度为7～10KPa，拉伸强度为2～5MPa，断裂伸长率为80～300％。本发明的方法赋予纳米纤维水凝胶优异的力学强度和粘附性能，具有良好的舒适性，并促进伤口愈合。

Description

具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法

技术领域

本发明属于水凝胶敷料技术领域，涉及一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法。

背景技术

据统计，由于战争、交通安全事故、疾病和自然灾害等，全球每年大约有3亿人遭受皮肤创伤，伤口若得不到有效处理，容易导致水电解质平衡紊乱、营养物质丢失或创面感染等，甚至最终威胁到生命安全。皮肤敷料作为伤口护理的重要医药产品，具有阻隔外界细菌入侵、控制伤口渗出液、防止创面感染的作用。近年来，具有不需二次固定的强粘附性能(粘性)、与创面的贴合性和舒适性，可维持创面湿润、促进伤口愈合的新型高端敷料受到了人们的广泛关注，但国内高端敷料仍主要依赖进口，因此亟需开发可高效促伤口愈合、舒适性好的高端敷料。

天然高分子材料种类繁多、资源丰富，具有良好的生物相容性、亲水性好、可吸收伤口渗出液等特点，已广泛用于生物医用敷料领域。采用静电纺丝技术制备纳米纤维膜应用于皮肤敷料的研究成果日渐增多，人体细胞外基质(ECM)大分子由直径为50～500nm的纤维网络组成，人体细胞直径大于纳米纤维，优异的孔隙互连性能够使细胞长入并传递营养物质和代谢废物，纳米水凝胶的微观结构与人体细胞外基质(ECM)极为相似，可以模拟天然的细胞外基质的结构和生物功能，有利于组织细胞的增殖与生长，而且纳米纤维膜的孔径小，孔隙率高，透气性好，并且易于制备，成本低；此外，这为支持伤口愈合过程提供了理想的条件。

但是，目前市面上的敷料力学性能普遍较差，人体关节部位的皮肤创面，包括肘部、膝盖、手腕和踝部等，需要承受较大形变60～75％。而天然高分子纳米纤维水凝胶敷料材料的力学性能和皮肤应变之间的不匹配，使得敷料发生形变、突起甚至断裂，最终影响伤口的愈合效果；粘附性能的不足使得敷料仍需二次固定，同时敷料断裂伸长率和断裂强度较低限制了其在医用敷料领域的广泛应用。现有技术中利用双层静电纺丝技术将天然高分子纳米纤维膜与合成高分子纳米纤维膜复合的方法，来提高纤维膜敷料的力学性能(纤维的断裂伸长率和纤维的断裂强度)和粘附性能。但天然高分子与合成高分子的粘附和力学性能差异引起复合敷料粘附性能不均导致的分层、断裂时不同步，仍无法从根本上解决天然高分子纳米纤维膜粘性和力学性能差的问题。

发明内容

尽管近年来陆续有新型高端粘性水凝胶敷料不断问世，但是水凝胶敷料从本质上说还有诸多局限性。首先，水凝胶中的水含量极高，严重降低其粘合性能。这是由于水凝胶倾向于在敷料和伤口之间形成水合层，薄弱的边界层会抑制水凝胶材料与基材之间发生界面反应，从而导致其粘合强度下降。当敷料实际应用于关节伤口时，需要具备强大的组织粘附性能以满足敷料在四肢运动过程中能够稳定地附着在皮肤伤口组织上，同时需要具备一定的力学强度和柔韧性以满足伤口日常运动需求。为了解决现有技术中的纳米纤维膜力学性能较差、没有较高的粘性使敷料与人体的皮肤创面和关节部分紧密贴合的问题，本发明提供一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法。

静电纺丝技术制备的天然高分子纳米纤维膜，在交联液中交联溶胀，可形成含水量较高的纳米纤维水凝胶敷料，作为伤口敷料，既可保持伤口的湿润，又可保证良好的透气性。针对现有电纺纤维水凝胶敷料的组织粘附性不佳的问题，本发明受海洋贻贝蛋白分泌-固化机制的启发，以天然高分子为原料，用多巴胺(DA)进行改性，并引入胆固醇疏水基团进一步极大提高水凝胶粘附性能，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为偶联剂，通过原位顺序交联法和化学或物理(紫外)交联制备了具有组织粘附性、促伤口修复的高粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。原位顺序交联法使得DA的非氧化形式在酸性纺丝条件下得以保留，并在后续碱性环境交联过程中赋予纤维水凝胶以独特的粘性。同时胆固醇基团的引入使得疏水链形成凝聚，在粘附基材表面上置换水分子以引发加入的DA上的儿茶酚基团大量暴露，使得其与皮肤上的氨基发生迈克尔加成、席夫碱以及氢键等作用，使得最终纳米纤维水凝胶与皮肤的粘附性能得到进一步的提高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，首先向天然高分子溶液中依次添加多巴胺 (DA)、胆固醇衍生物和偶联剂EDC(1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺)/NHS(N-羟基丁二酰亚胺)，搅拌均匀制得前驱体纺丝液，然后将前驱体纺丝液经静电纺丝制得纳米纤维膜，通过静电纺丝的方法形成的纳米纤维膜能够模拟人体细胞质基质(ECM)的组成，最后将纳米纤维膜经交联处理后浸泡在碱性的Tris-HCl溶液中，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料；Tris-HCl作为一种生物缓冲液，Tris缓冲液的优点：①因为Tris碱的碱性较强，所以可以只用这一种缓冲体系配制pH范围由酸性到碱性的大范围pH值的缓冲液，配置方法也较简单；②对生物化学过程干扰很小，不与钙、镁离子及重金属离子发生沉淀；

胆固醇衍生物具有羧基基团；

天然高分子上同时具有羧基、氨基和羟基基团；

天然高分子溶液的pH值为3～6；

配置前驱体纺丝液、静电纺丝以及紫外交联处理的过程均在避光条件下进行；

所述具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的粘附强度为7～10KPa，拉伸强度为2～5MPa。

拉伸强度测量：采用通用测试设备(XQ-1C,New Fiber Instrument，中国)拉伸纳米纤维水凝胶样品(宽度3mm，高度10mm)，拉伸率为40～50mm min^-1，测试拉伸力学性能。每组10个平行样本进行测量。

粘附强度测量：纳米纤维水凝胶的粘附行为采用猪皮搭接剪切试验方法，采用Instron材料测试系统 (Instron 5565)，在50N负载传感器的拉伸速率为10～15mm min^-1下，研究了纳米纤维水凝胶的生物粘附性能。具体来说，将纳米纤维水凝胶(3cm*2cm)放置在新鲜猪皮之间，并在样品上施加200g重量，持续 1～3min，以确保紧密接触。在测量过程中，猪皮搭接部分和猪皮都保持湿润。每组测量5个平行样本。所得到的粘结强度是用载荷除以粘结面积得到的。

DA作为仿海洋生物贻贝的化学物质，其良好的湿态粘附性能使其一直是提高粘附性能的研究热点，但是其较易被氧化，本发明采用在纺丝液中使DA发生原位交联，从而保证在纺丝过程中其不被提前氧化以得到儿茶酚基团均匀分布的纳米纤维膜，随后在弱碱性条件下，儿茶酚发生进一步的氧化自聚合、 Michael加成和Schiff碱反应以及氢键反应，增强了其与皮肤的粘附性，多巴胺在酸性环境下的原位交联和随后在碱性环境下的自聚合反应使其具有较高的湿态粘附性能；

胆固醇是一种典型的疏水分子和细胞膜的构成成分，由于其高熔点特性，胆固醇有助于稳定细胞膜。此外，胆固醇衍生物能够通过组织渗透锚固到脂质体或细胞的脂质膜，含有胆固醇骨架结构的疏水性物质通过疏水相互作用在生理环境中产生高键合强度，与皮肤组织的结合更加牢固；其次疏水相互作用而在潮湿条件下使得疏水链形成凝聚，凝聚是不同大分子在水混合过程中分子间结合作用而产生的一种液 -液相分离现象。形成的凝聚物不溶于水，表面张力低，使其在破坏性的水中稳定，并可在水下许多浸没的表面上扩散，在此过程中，相分离，同时聚集引起的疏水性增加，使界面上的水合水消散，在粘附基材表面上能够置换水分子，引发分子链上邻苯二酚基团的大量暴露，促使其与皮肤上的氨基，羟基等基团结合，从而提高对皮肤创面组织的粘附强度。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，所述纳米纤维膜中纤维的平均直径(即交联前纤维的平均直径)为100～500nm；所述具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径(即交联后纤维的平均直径)为200～1000nm；所述具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为20～300μm，断裂伸长率为80～300％，透气性为5～15kg/m²/d，由静电纺丝技术制备的纳米纤维膜具有较高孔隙率，透气性很大，能够允许气液小分子自由快速交换和营养物质的运输。

厚度的测量主要是为了计算强度值，直接是用的测厚仪，将测试样品放置于测厚仪的测试平面上，按下测量按钮，传感杆自动下落到水凝胶的上表面便得到纳米纤维水凝胶的厚度。

交联前后的平均直径即是通过拍电镜SEM得到，选取特定倍数的交联前后纤维电镜图，分别用nano measure软件打开，每组固定取100个直径大小得出纤维的直径分布直方图，从而得到其平均直径。制备而得的纤维原膜由三维堆积、随机取向的光滑纤维组成，交联后纤维吸水发生溶胀，纤维直径明显变粗，纤维之间产生缠结，但原有的多孔结构得以保留。

透气性测试：依据ASTM D 737标准，采用YG461G型全自动透气量仪(宁波纺织仪器厂)表征纤维膜的透气性能。实验测试过程中每个纤维膜选用3个测试样品，测试面积为20cm²，测试压力为100Pa。

如上所述的一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，具体步骤如下：

(1)在避光环境下，首先将天然高分子溶解于质量比为6～7:3～4的去离子水和有机酸的混合液中得到天然高分子溶液，然后向天然高分子溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1～2h)，再添加胆固醇衍生物并搅拌均匀(搅拌时间为1～2h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为2～4h)得到前驱体纺丝液；采用无毒环保的溶剂体系(去离子水和有机酸的混合液)，以防敷料上残留的溶剂对创面造成二次伤害；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置10～30min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器)处理10～20min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过接收基材接收制得纳米纤维膜；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入交联液中，在避光环境中进行交联处理，引发天然高分子与DA、胆固醇衍生物发生交联反应；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜浸泡在pH值为8.5～9的Tris-HCl溶液中处理1～3min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

纳米纤维膜交联后泡在含水的缓冲液中得到纳米纤维水凝胶，交联前纤维原膜由三维堆积、随机取向的光滑纤维组成，交联后纤维由于浸泡吸水发生溶胀，纤维直径明显变粗，纤维之间产生缠结，但原有的多孔结构得以保留；而形成的水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。然而普通的水凝胶不能模拟人体细胞质基质ECM，故本发明采用的是静电纺纳米纤维膜并经过后续交联处理得到纳米纤维水凝胶。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(1)中天然高分子溶液的质量浓度为10～30％，多巴胺的加入量为天然高分子溶液质量的0.5～5％，胆固醇衍生物的加入量为天然高分子溶液质量的2～6％。上述这些物质的用量不宜过多或过少，低于设定的范围得到的纤维膜性能不能达到预期指标，高于设定的范围会影响纺丝过程。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(1)中EDS/NHS中EDS和 NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.5～1％。若EDC/NHS过量会影响最终的纺丝过程，纺丝会不顺畅，若用量过小，交联效果达不到理想的效果。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(1)中天然高分子为胶原、明胶(优选为甲基丙烯酸酐化明胶)、壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠、纤维素、丝素蛋白、果胶、琼脂糖、硫酸软骨素和多肽中的一种以上，有机酸为乙酸、乙二酸、丙二酸和丁二酸的一种以上，胆固醇衍生物为胆固醇琥珀单酸酯、胆固醇醋酸酯、邻苯二甲酸胆固醇氢酯、和胆汁酸中的一种以上。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(2)中超声波设备的工作频率为50～80kHz。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(2)中静电纺丝采用的接收基材为油光纸、非织造布或铝箔；静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压10～30kV，接收距离5～30cm，灌注速度0.5～10mL/h，温度10～40℃，相对湿度5～100％。纺丝电压过大射流过大不稳定，过小不利于很好的喷射收集到油光纸基材上，而接受距离过大射流不容易到达接收基材，过小纤维的直径分布混乱，速度大小也是一个射流稳定的关键性因素，灌注速度过大喷射出的射流不稳定，易发散喷射，过小影响溶液容易堵住，湿度过高纤维会成为类似棉絮状的结构。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，步骤(3)中交联液为乙醇或者 Irgacure2959的乙醇溶液，Irgacure2959的乙醇溶液中Irgacure2959的浓度为2～5wt％；当交联液乙醇时，交联处理为化学交联处理，交联处理的时间为4～8h；当交联液为Irgacure2959的乙醇溶液时，交联处理为紫外交联处理，交联处理的时间为5～35min。Irgacure2959是进行紫外交联的光引发剂，紫外交联的时候用此类交联剂，化学交联直接是乙醇溶液浸泡即可。

如上所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，紫外交联处理是指用波长为 365nm、光强为10～15m W/cm²的紫外灯照射。

本发明的原理如下：

本发明首先制备静电纺丝前驱体纺丝液，将天然高分子基材、DA、胆固醇衍生物和EDC/NHS在 pH为3～6的酸性溶液中分步反应得到纺丝前驱体溶液，在这一过程中，EDC/NHS作为偶联剂介导DA 的氨基与天然高分子上的羧基发生缩合反应得到酰胺键，同时胆固醇分子骨架上的羧基与天然高分子上的氨基发生缩合反应生成酰胺键、与天然高分子上的羟基发生酯化反应生成酯基，天然高分子自身分子链内部的-NH₂与-COOH也会发生缩合反应。随后通过静电纺丝的方法制备了均匀的纳米纤维膜，DA 上的邻苯二酚基团得以均匀分布并在酸性环境中保留了其非氧化形式，EDC/NHS作为一种交联剂引发发生化学反应，1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)介导羧基和氨基之间形成酰胺键，本身并没有成为实际交联的一部分，EDC首先是和羧基偶合形成一个O-异酰基脲结构，这一活化中间物受到-NH₂基团的进攻从而形成酰胺交联。接下来，将纳米纤维膜浸泡在碱性的Tris-HCl缓冲液中。在这一潮湿、有氧的弱碱性环境下，DA上的邻苯二酚基团会发生一系列氧化自聚反应，使得材料的粘性得到提升。多巴胺DA的引入很大程度上提升了水凝胶的粘附性能，基于最终反应链上酚羟基与皮肤上氨基和羧基等基团的化学反应，纳米纤维水凝胶最终能够稳固地粘附在皮肤表面，是因其能与皮肤上的化学基团发生共价/非共价作用：皮肤上有氨基和巯基等基团，因此酚羟基会与皮肤表面的基团发生迈克尔加成和席夫碱反应，从而与皮肤表面发生共价结合；同时也会与皮肤表面发生非共价偶联作用，如氢键、 P-P堆叠、阳离子相互作用等，从而形成一个粘附层。

纳米纤维水凝胶敷料粘附性能的进一步提升还有赖于胆固醇基团的作用，本发明利用疏水性能能够提升水凝胶与皮肤粘性的机理，胆固醇能够通过组织渗透锚固到脂质体或细胞的脂质膜，含有胆固醇骨架结构的疏水性物质通过疏水相互作用在生理环境中产生高键合强度，与皮肤组织的结合更加牢固；其次疏水相互作用而在潮湿条件下使得疏水链形成凝聚，在接触皮肤伤口组织液后，疏水链快速形成凝聚，对实现湿态粘附起着至关重要的作用。凝聚是不同大分子在水混合过程中分子间结合作用而产生的一种液-液相分离现象，形成的凝聚物不溶于水，表面张力低，使其在破坏性的水中稳定，并可在水下许多浸没的表面上扩散，在此过程中，相分离，同时聚集引起的疏水性增加，使皮肤伤口组织液的水合水消散，使界面上的水合水消散，在粘附表面上置换出水分子以引发邻苯二酚的大量暴露，促使其与皮肤上活性基团反应更完全，同时胆固醇衍生物上有大量的羧基也可与皮肤表面的氨基等基团发生共价结合，使其粘附性能得到进一步显著提高。与此同时，酚羟基会与天然高分子上的活性基团发生一系列的化学反应，从而提升材料整体的力学性能，这是因为酚羟基可以氧化还原转化为半醌自由基和邻苯醌(多巴醌)，而多巴醌进一步会发生自交联反应、迈克尔加成反应、席夫碱反应，并产生氢键作用，键与键之间的相互作用显著提升了其机械性能。

有益效果：

(1)本发明的一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，简单易行，成本低廉；

(2)本发明的方法制备的一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料，在天然高分子与生物相容性良好的多巴胺、胆固醇衍生物产生多重键合作用(共价键、氢键、酰胺键)和疏水作用，赋予纳米纤维水凝胶优异的力学强度和粘附性能，应用于关节处伤口时，可保证敷料贴合在伤口关节处，具有良好的舒适性，能够防止细菌入侵并促进伤口愈合。

附图说明

图1为交联前纤维的电镜SEM图；

图2为交联后的电镜SEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，具体步骤如下：

(1)在避光环境下，首先将胶原溶解于质量比为6:3的去离子水和乙酸的混合液中得到质量浓度为 10％的胶原溶液，然后向胶原溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，再添加胆固醇琥珀单酸酯并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为2h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为胶原溶液质量的0.5％，胆固醇琥珀单酸酯的加入量为胶原溶液质量的2％； EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.5％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置10min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为50kHz)处理10min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过油光纸接收制得纳米纤维膜；如图1所示，纳米纤维膜中的纤维平均直径为430nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压10kV，接收距离5cm，灌注速度0.5mL/h，温度10℃，相对湿度 100％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中30min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为5h；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.5的Tris-HCl溶液中处理3min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为200μm，断裂伸长率为300％，透气性为 10kg/m²/d，粘附强度为10KPa，拉伸强度为4MPa；如图2所示，具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为1000nm。

实施例2

(1)在避光环境下，首先将明胶溶解于质量比为6:3.5的去离子水和乙二酸的混合液中得到质量浓度为13％的明胶溶液，然后向明胶溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1.5h)，再添加胆固醇醋酸酯并搅拌均匀(搅拌时间为1.5h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为2.5h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为明胶溶液质量的1％，胆固醇醋酸酯的加入量为明胶溶液质量的2.5％； EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.6％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置13min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为55kHz)处理12min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过非织造布接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为440nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压13kV，接收距离10cm，灌注速度1mL/h，温度15℃，相对湿度 80％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中35min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为5.5h；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.6的Tris-HCl溶液中处理2.8min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为180μm，断裂伸长率为280％，透气性为 9kg/m²/d，粘附强度为9KPa，拉伸强度为2MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为950nm。

实施例3

(1)在避光环境下，首先将甲基丙烯酸酐化明胶溶解于质量比为6:4的去离子水和丁二酸的混合液中得到质量浓度为15％的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，然后向甲基丙烯酸酐化明胶溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1.8h)，再添加邻苯二甲酸胆固醇氢酯并搅拌均匀(搅拌时间为1.8h)，最后加入 EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为2.7h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为甲基丙烯酸酐化明胶溶液质量的1.5％，邻苯二甲酸胆固醇氢酯的加入量为甲基丙烯酸酐化明胶溶液质量的2.8％； EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.65％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置15min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为58kHz)处理13min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过油光纸接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为450nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压15kV，接收距离12cm，灌注速度1.5mL/h，温度18℃，相对湿度70％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在Irgacure2959的乙醇溶液中(Irgacure2959的乙醇溶液中Irgacure2959的浓度为3wt％)中40min，然后在避光环境中用波长为365nm、光强为15m W/cm²的紫外灯照射进行15min的紫外交联处理；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.6的Tris-HCl溶液中处理2.7min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为180μm，断裂伸长率为20％，透气性为10kg/m²/d，粘附强度为10KPa，拉伸强度为4MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为930nm。

实施例4

(1)在避光环境下，首先将壳聚糖溶解于质量比为6:4的去离子水和丙二酸的混合液中得到质量浓度为16％的壳聚糖溶液，然后向壳聚糖溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为2h)，再添加胆固醇醋酸酯并搅拌均匀(搅拌时间为2h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为3h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为壳聚糖溶液质量的2％，胆固醇醋酸酯的加入量为壳聚糖溶液质量的 3％；EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.7％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置18min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为60kHz)处理14min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过铝箔接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为 460nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压16kV，接收距离14cm，灌注速度2mL/h，温度20℃，相对湿度 60％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中45min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为6h；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.7的Tris-HCl溶液中处理2.6min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为150μm，断裂伸长率为250％，透气性为 11kg/m²/d，粘附强度为8KPa，拉伸强度为3MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为900nm。

实施例5

(1)在避光环境下，首先将透明质酸溶解于质量比为7:3的去离子水和丁二酸的混合液中得到质量浓度为19％的透明质酸溶液，然后向透明质酸溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，再添加胆固醇琥珀单酸酯并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为3.5h) 得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为透明质酸溶液质量的3％，胆固醇琥珀单酸酯的加入量为透明质酸溶液质量的4％；EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.8％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置22min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为65kHz)处理16min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过油光纸接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为470nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压20kV，接收距离18cm，灌注速度4mL/h，温度25℃，相对湿度 40％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中50min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为6.5h；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.8的Tris-HCl溶液中处理2.4min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为300μm，断裂伸长率为230％，透气性为 10kg/m²/d，粘附强度为7KPa，拉伸强度为3MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为970nm。

实施例6

(1)在避光环境下，首先将海藻酸钠溶解于质量比为7:3.5的去离子水和乙酸的混合液中得到质量浓度为21％的海藻酸钠溶液，然后向海藻酸钠溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1.5h)，再添加胆汁酸并搅拌均匀(搅拌时间为1.5h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为4h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为海藻酸钠溶液质量的4％，胆汁酸的加入量为海藻酸钠溶液质量的5％；EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.9％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置25min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为70kHz)处理18min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过非织造布接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为480nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压24kV，接收距离22cm，灌注速度6mL/h，温度30℃，相对湿度 20％；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.9的Tris-HCl溶液中处理2min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为175μm，断裂伸长率为220％，透气性为 12kg/m²/d，粘附强度为9KPa，拉伸强度为2MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为850nm。

实施例7

(1)在避光环境下，首先将纤维素溶解于质量比为7:4的去离子水和乙二酸的混合液中得到质量浓度为25％的纤维素溶液，然后向纤维素溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为2h)，再添加胆汁酸并搅拌均匀(搅拌时间为2h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为3.5h)得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为纤维素溶液质量的4.5％，胆汁酸的加入量为纤维素溶液质量的5.5％； EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.95％；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置28min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为75kHz)处理19min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过铝箔接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为 450nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压27kV，接收距离26cm，灌注速度8mL/h，温度35℃，相对湿度 10％；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中50min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为6h；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为9的Tris-HCl溶液中处理1.5min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为220μm，断裂伸长率为210％，透气性为 15kg/m²/d，粘附强度为8KPa，拉伸强度为4MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为800nm。

实施例8

(1)原料的准备；

天然高分子：质量比为1:1的丝素蛋白和果胶的混合物；

有机酸：质量比为1:1的丁二酸和乙二酸的混合物；

胆固醇衍生物：质量比为1:1的胆固醇琥珀单酸酯和胆固醇醋酸酯的混合物；

(2)在避光环境下，首先将天然高分子溶解于质量比为7:4的去离子水和有机酸的混合液中得到质量浓度为30％的天然高分子溶液，然后向天然高分子溶液中添加多巴胺并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，再添加胆固醇衍生物并搅拌均匀(搅拌时间为1h)，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀(搅拌的时间为4h) 得到前驱体纺丝液；其中，多巴胺的加入量为天然高分子溶液质量的5％，胆固醇衍生物的加入量为天然高分子溶液质量的6％；EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的1％；

(3)将步骤(2)制得的前驱体纺丝液静置30min后放入超声波设备(KQ5200DA型数控超声波清洗器，工作频率为80kHz)处理20min去除细微气泡，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过油光纸接收制得纳米纤维膜；其中，纳米纤维膜中的纤维平均直径为460nm；

静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压30kV，接收距离30cm，灌注速度10mL/h，温度40℃，相对湿度5％；

(4)将步骤(3)制得的纳米纤维膜完全浸入在乙醇中35min，然后在避光环境中进行化学交联处理，交联处理的时间为5h；

(5)将步骤(4)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为9的Tris-HCl溶液中处理1min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为250μm，断裂伸长率为200％，透气性为 14kg/m²/d，粘附强度为9KPa，拉伸强度为5MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为750nm。

实施例9

一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于天然高分子为多肽。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为100μm，断裂伸长率为200％，透气性为 8kg/m²/d，粘附强度为7KPa，拉伸强度为2MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为800nm。

实施例10

一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于天然高分子为琼脂糖。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为150μm，断裂伸长率为220％，透气性为 10kg/m²/d，粘附强度为8KPa，拉伸强度为2.2MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为850nm。

实施例11

一种具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于天然高分子为硫酸软骨素。

制得的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为200μm，断裂伸长率为250％，透气性为 12kg/m²/d，粘附强度为9KPa，拉伸强度为2.5MPa；具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为900nm。

Claims

1.一种自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：首先向天然高分子溶液中依次添加多巴胺、胆固醇衍生物和EDC/NHS，搅拌均匀制得前驱体纺丝液，然后将前驱体纺丝液经静电纺丝制得纳米纤维膜，最后将纳米纤维膜经交联处理后浸泡在碱性的Tris-HCl溶液中，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料；

胆固醇衍生物具有羧基基团；

天然高分子上同时具有羧基、氨基和羟基基团；

天然高分子溶液的pH值为3～6；

配置前驱体纺丝液、静电纺丝以及交联处理的过程均在避光条件下进行；

2.根据权利要求1所述的一种自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维膜中纤维的平均直径为100～500nm；所述具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料中纤维的平均直径为200～1000nm；所述具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的厚度为20～300μm，断裂伸长率为80～300％，透气性为5～15kg/m²/d。

3.根据权利要求1所述的一种自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)在避光环境下，首先将天然高分子溶解于质量比为6～7:3～4的去离子水和有机酸的混合液中得到天然高分子溶液，然后向天然高分子溶液中添加多巴胺并搅拌均匀，再添加胆固醇衍生物并搅拌均匀，最后加入EDC/NHS并搅拌均匀得到前驱体纺丝液；

(2)将步骤(1)制得的前驱体纺丝液静置10～30min后放入超声波设备处理10～20min，然后将处理后的前驱体纺丝液置于注射器中，采用静电纺丝装置进行避光纺丝，通过接收基材接收制得纳米纤维膜；

(3)将步骤(2)制得的纳米纤维膜完全浸入交联液中，在避光环境中进行交联处理；

(4)将步骤(3)中交联后的纳米纤维膜完全浸泡在pH值为8.5～9的Tris-HCl溶液中处理1～3min，制得具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料。

4.根据权利要求3所述的自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中天然高分子溶液的质量浓度为10～30％，多巴胺的加入量为天然高分子溶液质量的0.5～5％，胆固醇衍生物的加入量为天然高分子溶液质量的2～6％。

5.根据权利要求3所述的自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的EDS/NHS中EDS和NHS的摩尔比为4:1，EDC/NHS添加量为前驱体纺丝液总质量的0.5～1％。

6.根据权利要求3所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中天然高分子为胶原、明胶、壳聚糖、透明质酸、海藻酸钠、纤维素、丝素蛋白、果胶、琼脂糖、硫酸软骨素和多肽的一种以上，有机酸为乙酸、乙二酸、丙二酸和丁二酸的一种以上，胆固醇衍生物为胆固醇琥珀单酸酯、胆固醇醋酸酯、邻苯二甲酸胆固醇氢酯和胆汁酸的一种以上。

7.根据权利要求3所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中超声波设备的工作频率为50～80kHz。

8.根据权利要求3所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中静电纺丝采用的接收基材为油光纸、非织造布或铝箔；静电纺丝的工艺参数为：纺丝电压10～30kV，接收距离5～30cm，灌注速度0.5～10mL/h，温度10～40℃，相对湿度5～100％。

9.根据权利要求3所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中交联液为乙醇或者Irgacure2959的乙醇溶液，Irgacure2959的乙醇溶液中Irgacure2959的浓度为2～5wt％；当交联液乙醇时，交联处理为化学交联处理，交联处理的时间为4～8h；当交联液为Irgacure2959的乙醇溶液时，交联处理为紫外交联处理，交联处理的时间为5～35min。

10.根据权利要求9所述的具有自粘性的韧性纳米纤维水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，紫外交联处理是指用波长为365nm、光强为10～15m W/cm²的紫外灯照射。