CN115192763B - 多功能调温创面敷料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种多功能调温创面敷料及其制备方法与应用。该敷料是由相变保温层和长效抗菌层组成；其中，相变保温层由胶原蛋白、壳聚糖和相变微胶囊组成，质量比为5：2：8；长效抗菌层由头孢他啶和聚己内酯组成，质量比为4：1。具体方法为：制备酶溶性胶原蛋白；利用壳聚糖、相变微胶囊和酶溶性胶原蛋白，制备调温创面敷料的相变调温层；利用聚己内酯和头孢他啶，通过静电纺丝技术纺丝于相变调温层的表面，形成长效抗菌层，得调温创面敷料。该敷料具备抗菌、止血、调温、保湿、消炎、止痛等多种功效，不仅能促进表皮细胞增殖和迁移，促进再上皮化，加速创面愈合，并且能为伤口提供一个适宜的环境，减少患者疼痛。
Description
技术领域
本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种多功能调温创面敷料及其制备方法与应用。
背景技术
在日常生活中，由于安全意识的疏忽，烫伤、烧伤成为皮肤组织创伤的主要原因。此外，人口老龄化所带来的问题日益凸显，与其相关的溃疡、压疮等慢性创面的发生频率大大提高，为社会带来承重的负担。
当创面发生时，需要敷料覆盖保护，并定期进行更换。以脱脂棉纱为代表的传统敷料，虽然有一定的吸湿性能，也可以保护皮肤创面减少创面发生细菌感染的作用，但其创面渗出液会沿棉纱敷料的织物组织结构进行扩散，导致敷料与组织发生黏连，更换敷料时易造成二次损伤，同时渗出液会浸渍创面周围的健康皮肤，在一定程度上不利于组织愈合。新型多功能敷料相比于传统敷料具有良好生物活性，如抗菌、止血、消炎、调温、促生长等，其主要由合成高分子材料、天然生物材料及相关药物通过一定的方式复合而成，生物相容性优良的合成高分子材料可以提供足够的力学支撑，弥补天然生物材料在力学性能方面的不足，天然生物材料如壳聚糖、海藻酸盐、明胶、透明质酸等，以及相关药物如抗菌、消炎及止痛药品、外源性生长因子等，可以起到消炎、止痛等作用，减少外源性感染，加速创面愈合。
高吸湿敷料则以壳聚糖敷料为主，多与无机抗菌剂进行复合，其实际应用较为广泛。而调温敷料以定形的相变纤维敷料为主，目前尚处于研究阶段，实际应用较少。
目前市售的多功能敷料中，银离子抗菌敷料占比较高，但兼具调温功能、止血效果的多功能敷料匮乏，对于调温多功能敷料仍需进一步深入研究。同时，传统敷料的市场已经趋于饱和，因此，制备多功能调温创面复合敷料可以提高其附加值，从而提升产品在市场上的影响力。
与传统敷料对创面提供被动保护不同，如今有效的新型多功能敷料不仅需要保护创面免受周围环境的影响，而且需要通过提供最佳的愈合微环境来有效地促进愈合过程，以去除过量的创面渗出物，并允许连续的组织重建过程。因此，一种理想的无毒、无过敏反应、不粘连的多功能敷料在日常生活中具有重要意义。理想的多功能辅料应具有以下特性：(1)能够保护创面免受二次感染；(2)提供湿润的创面愈合环境；(3)提供隔热；(4)可移除并且不会对创面造成创伤；(5)具有良好的透气性能，保障医用敷料覆盖处的皮肤能够正常地进行细胞呼吸；(6)无微粒和有毒物质；(7)促进组织重建过程，并使创面在愈合后外形良好；(8)具有良好的机械性能。
有鉴于此，本专利以壳聚糖作为基础材料，提供抗菌作用，胶原蛋白作为止血层，相变微胶囊作为调温材料，通过静电纺丝技术制备多功能创面敷料，使其不仅具有创面保护、渗出液吸收的功能，而且可以有效减少创面感染的发生。
公开号为CN106400199B的发明专利公开了一种相变调温微胶囊敷料，该敷料由相变微胶囊和壳聚糖通过湿法纺丝工艺制成，然而该敷料未涉及胶原蛋白、头孢他啶和聚己内酯等组分，在吸湿、保湿等方面有所欠缺。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于制备调温创面敷料的组合物，该组合物集抗菌、止血、吸湿、调温以及保湿功能于一体。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
用于制备调温创面敷料的组合物，所述组合物由相变保温层和长效抗菌层组成；所述相变保温层由胶原蛋白、壳聚糖和相变微胶囊组成，其质量比为5：2：8；所述长效抗菌层由头孢他啶和聚己内酯组成，其质量比为4：1。
胶原蛋白作为天然高分子材料具有良好的生物相容性，可促进表皮细胞增殖和迁移，促进再上皮化，加速创面愈合；具有一定的吸水性，可以吸收组织渗出液；由于虹吸原理，胶原的多孔结构在吸收创面表面的血液和组织液渗出时能够迅速吸附血小板，释放凝血因子，加快止血；黏附性好，可长时间用于创面覆盖。在细胞外基质中，胶原蛋白以三维网状结构存在，由许多胶原纳米纤维(50～500nm)组成。因此，为了更好的仿生细胞外基质，将胶原蛋白加工成纳米纤维网状结构，能更好的实现胶原蛋白的促愈合效果。
壳聚糖具有抗菌性能，在创面愈合的各个阶段起到良好的促愈合效果。在创面炎症反应阶段，壳聚糖激活巨噬细胞并促进其迁移，起到清除创面分泌物的作用；在肉芽生长阶段，壳聚糖通过刺激III型胶原的分泌，加快肉芽组织形成；在上皮化阶段，壳聚糖促进上皮细胞的再生，加快创面愈合，提高愈合质量。
相变材料是一种具有特定功能的材料，是热能储存的最佳选择，相变时相对较高的相变潜热使相变材料具备了很好的热能储存、缓冲能力。在相变过程中，相变材料可以在接近恒定的温度下储存和释放热能。外部环境温湿度对烧伤、创伤等愈合影响很大，将相变微胶囊加入多功能敷料中，能够提供伤口一个温暖舒适的环境，减少患者疼痛，并加快创面愈合速度。
进一步，所述胶原蛋白与壳聚糖的质量比可以在1～8：2，再加入1％～6％的相变微胶囊。
本发明的目的之二在于提供一种制备调温创面敷料的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
制备调温创面敷料的方法，采用上述组合物进行制备，具体包括以下步骤：
S1：制备酶溶性胶原蛋白；
S2：利用所述壳聚糖、所述相变微胶囊和S1制得的酶溶性胶原蛋白，制备所述调温创面敷料的相变调温层；
S3：利用所述聚己内酯和所述头孢他啶，通过静电纺丝技术纺丝于S2所述相变调温层的表面，形成长效抗菌层，得所述调温创面敷料。
进一步，所述头孢他啶还可以是头孢吡肟、万古霉素和/或莫匹罗星。
进一步，S1具体为：
称取酸性预处理过的牛皮，将其剪成小碎块至大烧杯中加入去离子水溶解，搅拌2h，用质量分数为4％的NaOH溶液调节样品液PH值至6.8～7.0，使胶原纤维从溶液中析出。用大量去离子水对析出的胶原纤维进行充分洗涤，去除盐分，纱布过滤；10％AgNO3溶液检测，无白色沉淀即可。称取适量胶原纤维，加入0.5mol/L醋酸(固液比1：100)，加入3％(按照胶原纤维的固含量计算)胃蛋白酶，磁力搅拌(4℃、48h)后，离心(4℃)。取上清液，缓慢加入NaCl晶体至2mol/L，4℃盐析过夜。离心，弃上清。加入适量0.5mol/L醋酸再次溶解胶原，装入截留分子量为8kDa的透析袋中透析48h，通过10％AgNO3溶液检测透析程度。冷冻干燥后称量封装，4℃保存备用。
进一步，S2具体为：
以0.5mol/L醋酸为溶剂，将0.5g壳聚糖粉末均匀混入1％胶原蛋白及4％MPCM中，配置壳聚糖和MPCM的混合溶液，搅拌均匀后超声10min，梯度降温后冷冻干燥，即可。
进一步，S3中静电纺丝参数为：电压31kV，推注速度0.004mm/s，滚轮转速2000rpm，接收距离22cm。
进一步，所述聚己内酯浓度为8％；所述聚己内酯还可以是聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸和/或聚乙二醇。
本发明的目的之三在于提供一种用上述制备方法制备的调温创面敷料，该敷料由具备吸湿性能的多孔层和具备疏水性能的致密层构成，可以很好地吸收创面的渗出液，保护创面微环境，具有抗菌、止血、吸湿、调温以及保湿等多项功能。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
用上述制备方法制备的调温创面敷料。
进一步，所述调温创面敷料具备多孔结构，其孔隙率为25.2％。
进一步，所述调温创面敷料的溶胀率为505％。
进一步，所述调温创面敷料的保水率为355.8％。
本发明的目的之四在于提供一种用所述创伤敷料抑制微生物生长的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
用所述创伤敷料抑制微生物生长的方法，用所述创伤敷料抑制微生物生长，保护创面微环境的同时，诱导和激活生长因子，促进表皮细胞增殖和迁移。
所述创伤敷料具备抗菌性能，分解产物以小分子形式进入细胞壁内，通过损伤细胞壁进而影响细胞膜的通透性，阻碍物质跨膜转运，使细胞内活性物质失活，抑制微生物增殖。
本发明的目的之五在于提供一种用所述创伤敷料对伤口进行调温的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
用所述创伤敷料对伤口进行调温的方法，用所述创伤敷料的储能功能对伤口进行调温，减少伤口疼痛，促进伤口愈合。
进一步，所述创面敷料在制备用于创面愈合的保湿剂中的应用。
进一步，所述创面敷料在制备用于创面愈合的液体吸附剂中的应用。
基于虹吸原理，所述创面敷料的多孔结构在吸收创面表面的血液和组织液渗出时，还能迅速吸附血小板，释放凝血因子，加快止血。
本发明的有益之处在于：
(1)本专利制备的多功能敷料具有抗菌、止血、吸湿、调温以及保湿等功能；
(2)本专利制备的多功能敷料，多孔层具有吸湿性能，有利于吸收创面的渗出液；致密层具有疏水性能，对创面微环境具有保护功能；
(3)负载抗菌药物的静电纺丝致密层具有抗菌、抗粘附的能力，同时能有效防止细菌侵入；负载的相变微囊具有良好的储能功能，提高患者的舒适感。
附图说明
图1为多功能创面敷料结构示意图；
图2为两种胶原的红外光谱图；
图3为酶溶性胶原的DSC曲线；
图4为壳聚糖海绵的扫描电镜图片；
图5为壳聚糖海绵的孔径分布图；
图6为相变微胶囊透射电镜图；
图7相变微胶囊超声不同时间后的形态，其中，图7-a～图-e依次超声时间为：10min、15min、20min、25min和30min；
图8为相变微胶囊离心前、后形态，其中，图7-a为离心前的形态图，图7-b为离心后的形态图；
图9为相变微胶囊DSC曲线；
图10为浓度为5％的PCL静电纺丝的SEM图；
图11为浓度为8％的PCL静电纺丝的SEM图；
图12为浓度为10％的PCL静电纺丝的SEM图；
图13为不同纺丝条件下PCL纤维光学显微镜图；
图14为敷料的孔隙率；
图15为敷料的溶胀率；
图16为敷料的保水率；
图17为长效抗菌层的SEM；
图18为相变保温层的SEM，(a,b为方法1，c,d为方法2)
图19为MPCM的升温曲线；
图20为MPCM的降温曲线；
图21为血液清洗前后对比，其中a表示清洗前，b表示清洗后；
图22为多功能调温敷料的血红蛋白含量。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整所获得的技术方案，仍属于本发明的保护范围。
以下为实施例部分所涉及的主要试剂和仪器：
表1.试剂
| 试剂 | 公司 | 作用 |
| 壳聚糖 | 阿拉丁 | 壳聚糖海绵的制备 |
| 胃蛋白酶 | 阿拉丁 | 胶原蛋白的提取 |
| 六氟异丙醇 | 阿拉丁 | 溶解聚己内酯 |
| 聚己内酯 | SIGMA-ALDRICH | 长效抗菌层的制备 |
| 头孢他啶 | 葛兰素史克 | 长效抗菌层的制备 |
| 相变微胶囊 | 奥柯尔高分子 | 相变层的制备 |
| 胶原蛋白 | 上海麦克林 | 胶原蛋白的提取 |
| 冰醋酸 | 重庆川东化工 | 胶原蛋白的提取 |
| 血红蛋白检测试剂盒 | 南京建成 | 血红蛋白含量的检测 |
表2.仪器设备
实施例1.酶溶性胶原蛋白
1.酶溶性胶原蛋白的提取
称取90g酸性预处理过的牛皮，将其剪成小碎块至大烧杯中加入去离子水溶解，搅拌2h，用质量分数为4％的NaOH溶液调节样品液PH值至6.8～7.0，使胶原纤维从溶液中析出。用大量去离子水对析出的胶原纤维进行充分洗涤，去除盐分，纱布过滤；10％AgNO3溶液检测，无白色沉淀即可。称取适量胶原纤维，加入0.5mol/L醋酸(固液比1：100)，加入3％(按照胶原纤维的固含量计算)胃蛋白酶，磁力搅拌(4℃、48h)后，离心(4℃)。取上清液，缓慢加入NaCl晶体至2mol/L，4℃盐析过夜。离心，弃上清。加入适量0.5mol/L醋酸再次溶解胶原，装入截留分子量为8kDa的透析袋中透析48h，通过10％AgNO3溶液检测透析程度。冷冻干燥后称量封装，4℃保存备用。
2.酶溶性胶原蛋白的结构和性能分析
1)傅里叶红外光谱(FTIR)：取上述冻干胶原样品约2mg，同时以商售胶原(上海麦克林)作为对照。在红外灯下，分别与200mg KBr研磨粉末混合，压制成片(16MPa，3min)用于测定。采用FTIR采集在4000～400cm-1范围内的谱图。
结果：胶原的二级主链构象可以在红外光谱中得到反应。图2为上海麦克林公司的胶原蛋白(COL对照)与自提酶溶性牛皮胶原(COLⅠ)的红外扫描光谱。构象完整的胶原蛋白具有特殊的三螺旋结构，可以通过红外光谱中的酰胺键来表征。通常，典型Ⅰ型胶原的FTIR图谱主要包括酰胺A(3200～3500cm-1，N-H基团的伸缩振动(氢键)峰)、酰胺B(2934cm-1左右，C-N基团伸缩振动)、酰胺I(1631cm-1左右，C＝O基团的伸缩振动)、酰胺II(1529cm-1左右，C-N伸缩振动耦合和N-H弯曲振动)、酰胺Ⅲ(1200～1300cm-1，C-N和N-H弯曲振动)。由于胶原多肽的甘氨酸和特征氨基酸羟脯氨酸和脯氨酸含量高，且形成独特的(Gly-Pro-Hyp)序列，这使得胶原多肽在1000～1400cm-1光谱范围内具有其他蛋白质所没有的红外光谱特征。表3结果显示：与COL对照类似，COLⅠ出现上述提及的特征性吸收峰，表明提取产物具有一般胶原蛋白的结构特征，为胶原蛋白。此外，现有文献表明，当酰胺III带与1450cm-1处的吸光度比值(记为：AIII/A1450)接近于1时，胶原蛋白具有完整的三股螺旋结构。我们提取的COLⅠ的AIII/A1450为0.9262，结果表明提取的COLⅠ三股螺旋结构比较完整。
表3.I型胶原蛋白FTIR吸收峰归属
2)差示扫描量热仪(DSC)：称取约5mg上述冻干的胶原样品，同时以商售胶原(上海麦克林)作为对照。将样品置于坩埚内，氮气为保护气氛，以5℃/min在0～120℃范围内测定升温和降温曲线。
差示扫描量热法是在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线可以测量样品的多种热力学和动力学参数，例如比热容、相图、反应速率、结晶速率、样品纯度等。胶原蛋白的变性一般表现在分子结构从有序变为无序，从折叠变成展开，这些变化的过程需要打断氢键3的能量，因此伴随着能量的变化，可以用DSC进行测量。
图3为上海麦克林公司胶原与自制的酶溶性牛皮胶原DSC曲线对比。由图3可知酶溶性牛皮胶原在55℃时存在吸热峰，表明此时胶原蛋白结构被破坏而发生变性。胶原蛋白的热变性温度取决于水分含量、pH值、介质等因素，由此可见，酶溶性胶原具有较高的热稳定性。
实施例2.相变微胶囊(MPCM)材料形貌和性能分析
1)MPCM分散浓度探索：称取一定质量的相变材料，用去离子水分别配制10％、8％、6％、4％、2％、1％的MPCM溶液。由于相变微胶囊的粒径很小，在溶液中容易出现团聚的趋势，因此，采用超声震动10min处理，使相变微胶囊分布更加均匀，采用VAB-100-1倒置显微镜观察形貌并采集图片，探索合适的溶液浓度。
2)超声时间对MPCM形貌的影响：制备1％MPCM水溶液，将溶液超声10min、15min、20min、25min、30min，在显微镜下观察形貌，表征MPCM受超声时间的影响程度。
3)透射电镜(TEM)形貌观察：取适量MPCM超声分散于去离子水溶液中，利用TEM观察MPCM形貌结构。
在后续实验中，需要将MPCM均匀混入壳聚糖海绵中形成相变保温层，因此MPCM的直径必须小于壳聚糖海绵的孔径，壳聚糖海绵扫描电镜及孔径分布如图4和图5所示，MPCM的透射电镜如图6所示。
由图6可知，MPCM的直径在7μm左右，均小于2.5％壳聚糖海绵的孔径(图5)，因此理论上MPCM可以分散在壳聚糖海绵中。
4)MPCM的耐压性能测试：制备1％MPCM水溶液，分装于离心管内，采用L-550台式离心机进行离心，离心条件：5000rpm，30min。采用VAB-100-1倒置显微镜观察MPCM溶液在离心前、后的形态，表征MPCM的耐压性能。
相变微胶囊具有一定的团聚性且不溶于水和无水乙醇等有机溶剂，为使相变微胶囊分散均匀，其溶液在超声条件下需要具有一定的扩散性且不会破裂，相变微胶囊溶液在不同时间超声处理后的形态如图7所示。在操作过程中，相变微胶囊会承受较大的压力，为减少和避免相变微胶囊在操作过程中发生破裂，造成内部相变材料的泄露，其囊壁需要具有一定的强度，相变微胶囊在离心30min前、后的形态如图8所示。
由图7可以看出，经过5～30min的梯度超声处理后，15min的MPCM分散性最理想，依然能清晰的观察到完整的相变微胶囊外壳，并未发生大量破裂；同理，如图8所示，在离心前后也并未发现相变微胶囊破裂的情况发生，说明该型号的相变微胶囊具有良好的稳定性和耐压性能。
5)MPCM的调温性能测试：称量10g MPCM，将其装在自封袋中包裹温度探头，外部用保鲜膜覆盖，以防止温度流失，分别置于4℃冰箱和32℃恒温干燥箱中，并设置空白对照组，以表征MPCM的调温性能。
MPCM应该具有良好的储热性能，其相变性能是反应储热能力的重要指标，即所用的微胶囊有较大的变热焓。如图9所示，经过DSC分析，可以看出所用MPCM分别各有一个吸热峰和放热峰，在16.03℃时的吸热峰发生熔融，需要48.884J/g的反应热，在22.55℃时的放热峰MPCM形成玻璃态，这一过程所需52.496J/g的能量。由此可以看出MPCM在升温和降温中分别可以吸收和放出大量的热量，具有良好的储热能力。
综上，最终确定MPCM溶液的最适浓度为4％。
实施例3.相变调温层的制备
1)方式1：称取0.5g壳聚糖粉末，以0.5mol/L醋酸为溶剂，配置2.5％(w/v)的壳聚糖溶液，梯度降温后冷冻干燥。用4％NaOH浸泡海绵2h，然后用去离子水洗涤，使海绵达到中性，冷冻干燥，作为空白对照组；以0.5mol/L醋酸为溶剂配置1％胶原蛋白，均匀混入4％MPCM，超声10min，冷冻干燥后调pH至中性，即为敷料的相变层。
2)方式2：称取0.5g壳聚糖粉末，以0.5mol/L醋酸为溶剂，均匀混入1％胶原蛋白及4％MPCM，配置壳聚糖和MPCM的混合溶液，搅拌均匀后超声10min，梯度降温后冷冻干燥。即为敷料的相变层。
实施例4.PCL静电纺丝参数探索及优化
以六氟异丙醇为溶剂，制备一定量10％、8％、5％PCL溶液，采用静电纺丝技术，通过调节电压、推进速率、针头直径、高度、温度参数等，探索及优化电纺的具体参数。通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜观察电纺丝形貌，优化并确定纺丝参数。
不同浓度PCL纺丝效果比较：
为了采用静电纺丝仪制备结构均匀、性能稳定的长效抗菌层，首先对PCL溶液浓度进行了优化，其表观形貌如图10～12所示。由图10～12可以看出，浓度为8％的PCL纺丝液具有良好的纤维形态，而当浓度为10％、5％时，由于纺丝液的粘度较大或较小，射流在静电纺丝过程中不稳定性增加，出现了纤维直径不均匀，成丝效果差的现象。说明8％的浓度为比较理想的PCL纺丝液浓度。但是表观形貌图中仍然存在成丝方向性差等部分问题，因此，要得到形貌良好的静电纺丝纤维，还需要进一步调整纺丝工艺参数。以现有8％静电纺丝数据为对照组，改变电压、推注速度、滚轮转速、接收距离四个条件，分别制备不同的纺丝纤维，详见图13。8％PCL静电纺丝参数单因素实验设计方案如表4所示。
表4.8％PCL静电纺丝参数单因素实验设计方案
| 编号 | 电压(kV) | 推注速度(mm/s) | 滚轮转速(rpm) | 接收距离(cm) |
| a | 31.00 | 0.004 | 870 | 22 |
| b | 15.56 | 0.004 | 856 | 22 |
| c | 34.58 | 0.004 | 856 | 22 |
| d | 31.00 | 0.004 | 856 | 24.5 |
| e | 31.00 | 0.007 | 870 | 22 |
| f | 30.27 | 0.002 | 885 | 22 |
| g | 31.00 | 0.004 | 0 | 22 |
| h | 31.00 | 0.004 | 1500 | 22 |
| i | 31.00 | 0.004 | 2000 | 22 |
由图13可知，当电压较低(15.56kV)时，电场力较小，无法对射流进行有效充分的拉伸，成丝直径较粗，不符合纺丝纤维的要求，而当电压较高(34.58kV)时，加在纺丝液的电场力过大，针头处的纺丝液被整体拉伸而出，得不到有效的挥发，导致纤维直径分布明显不均匀；当接收距离升高为24.5cm时，纤维膜与对照组较为接近；推注速度调高(0.007mm/s)或调低(0.002mm/s)时，纤维膜上均有纺锤体出现，这可能是因为推注速度太小，纺丝液的注射量过小，不能形成连续、稳定的射流，而当推注速度过大时，射流又得不到及时的拉伸，从而出现不良的纤维形态；当滚轮转速较高时(1500rpm，2000rpm)，由于转速拉动射流的效率变大，纤维膜上的纤维的方向性明显趋于稳定。因此，选择电压31kV，推注速度0.004mm/s，滚轮转速2000rpm，接收距离22cm的静电纺丝参数，能够得到较为理想的纳/微纤维膜。
实施例5.多功能调温敷料
在优化参数的基础上，在PCL溶液中加入2％(w/v)头孢他啶，通过静电纺丝技术将溶液均匀的纺丝于相变敷料海绵表面，制备长效抗菌层。并且对多功能敷料进行以下性能表征：
(1)测定孔隙率
将敷料浸入无水乙醇中直至饱和，测量浸泡前后敷料的重量，孔隙率由公式(1)测出：
在上式中，m1和m2分别为敷料浸入无水乙醇前和浸入无水乙醇后的质量，V为敷料浸入前的体积。ρ为无水乙醇的密度，每组至少测试3个样品。
敷料孔隙率的大小将直接影响其吸收组织液的能力，孔隙率越高说明微孔结构越密集，能容纳更多的组织液、渗出液等液体。如图14所示，多功能调温创面敷料的孔隙率为25.2％，低于2.5％壳聚糖海绵对照组的47.4％，这是由于相变微胶囊加入以后以微球形式存在的相变微胶囊填充了一部分空隙，造成孔隙率下降的现象，但是仍然存在一定数量的微孔结构，有利于伤口组织渗出液的吸收，同时还有利于营养物质的分散，更好地促进细胞附着生长。
(2)测定溶胀率
将样品浸入去离子水中，浸泡2h后，取出样品，用滤纸轻轻擦去表面去离子水，进行称量，溶胀率由公式(2)测出：
在上式中，m1和m2分别为样品敷料浸入去离子水前和浸入去离子水后的质量。
理想的多功能敷料应具备一定吸收组织渗出液的能力。如图15所示，多功能调温创面敷料的溶胀率为505％，由于胶原蛋白及相变微胶囊的加入，使其溶胀率低于空白对照组的1209％，可以吸收自身5倍左右的液体，表明敷料能吸收一定量的创面组织渗出液。
(3)保水性能
将敷料完全浸没于去离子水中2h后，将其置于离心管内，在管底填充滤纸以吸收离心所脱去的水分，1200rpm，15min离心，称量重量记为W2，再将材料置于烘箱中烘干至恒重并记录其质量W3根据公式(3)计算其保水率。
吸湿、保湿性能是评价多功能敷料的重要指标之一，如图16所示，多功能调温创面敷料的保水率为355.8％，空白对照组为424.2％，由于胶原蛋白和相变微胶囊的加入，使海绵敷料的表面变得致密，一定程度上阻止液体向内部渗透，同时，内部孔隙同样减少，从而影响敷料的保水性能。
(4)扫描电镜(SEM)
将上述样品用液氮脆断后，喷金处理30s，在电压3kV条件下观察多功能敷料的表面抗菌层以及断面形貌。
由图17所示，8％PCL与2％的头孢他啶混纺液经过静电纺丝处理之后形成了粗细均匀，表面光滑的纤维膜，证明长效抗菌层的成膜效果良好，表面光滑、致密。
如图18所示，利用实施例中方法1将MPCM加入调制中性的壳聚糖海绵，冷冻干燥处理后制成的相变保温层的SEM图片中发现MPCM并未分布在壳聚糖海绵内部，只是在边缘有少量的微球，详见图18-a，说明复合效果不理想。而利用方法2将MPCM与2.5％壳聚糖溶液混合后进行冷冻干燥制成的相变保温层的SEM图片能看到MPCM已经良好的与壳聚糖及胶原蛋白复合，均匀的分布在相变调温层中。所以最终选用方法2来制备相变保温层。
(5)调温性能测试
将一定量的敷料均匀包裹在温度探头上，外部用保鲜膜包围固定，以防止样品脱落影响实验结果，将其与空白对照组分别置于4℃冰箱和32℃恒温干燥箱中，在20min内每2min测量一次相应的温度，以检测敷料在升降温中的调温能力。
MPCM作为相变保温层的主要保温材料，要求其具有良好的调温效果，对外界温度变化由良好的缓冲能力，MPCM的动态调温效果如图19～20所示。
在升、降温过程中，实验所选用的MPCM温度变化均明显滞后于空白对照组。具体地，在16℃到32℃升温过程中，空白对照组在3min左右就已经到达环境温度(31.2℃)，即最高值，而MPCM在20min后仍未到达环境温度；在28℃到4℃降温过程中，空白对照组在5min左右已经到达环境温度，MPCM在20min时间后同样并未到达环境温度。实验结果表明MPCM具有对外界环境温度较强的缓冲和调节能力。在高温环境中，MPCM可以通过相转变吸收大量潜热进行储能，而在低温环境中，MPCM可以通过相转变释放大量潜热进行调温，该结果与图9一致，表明该MPCM符合要求，可用于制备性能优良的调温功能层。
(6)体外凝血测试
首先，将100μL血液滴在每个样本表面，37℃培养5min，然后用50mL蒸馏水冲洗以除去未凝结的红细胞。根据标准使用血红蛋白检测溶液对每个样本的血块进行定量测定。用紫外分光光度计在540nm波长下测定各样品的吸光度。血红蛋白含量由公式(4)测出：
血红蛋白含量(g/L)＝(OD-OD0)×367.7 (4)
其中OD0为空白吸光度值，OD为吸光度值。
如图21所示，当滴在敷料上的血液经过清洗后，明显可以看到敷料上仍然有大量血液，经过紫外分光光度计的检测后，敷料的相变保温层的血红蛋白含量高于长效抗菌层。表明相变保温层的体外凝血性能较好。这是由于带有胶原蛋白的壳聚糖海绵具有良好的多孔网状结构，其毛细管作用可以吸收大量的渗液。而长效抗菌层由于静电纺丝的纤维膜表面致密、厚度较薄，具有疏水性，因此不具备良好的体外凝血性能。值得注意的是，测试结果显示对照组的血红蛋白含量与相变保温层相当，详见图22，但从表观现象来看相变保温层的凝血效果优于纱布，详见图21，两者不一致。推测可能是因为多孔海绵将血液吸收凝结至内部孔隙内，而测试时并未溶解于检测液中导致检测含量偏低，有待后续进一步验证。
Claims (7)
1.调温创面敷料的制备方法，其特征在于，所述调温创面敷料由相变保温层和长效抗菌层组成；所述相变保温层由酶溶性胶原蛋白、壳聚糖和相变微胶囊组成，其质量比为5：2：8；所述长效抗菌层由头孢他啶和聚己内酯组成，其质量比为4：1；所述调温创面敷料的制备方法包括以下步骤：
S1：制备酶溶性胶原蛋白：将酸性预处理过的牛皮剪碎后加入去离子水溶解，搅拌2h，然后采用质量分数为4％的NaOH溶液调pH值为6.8～7.0，使胶原纤维从溶液中析出；采用去离子水洗涤析出的胶原纤维，去除盐分，过滤得胶原纤维；胶原纤维加入0.5mol/L醋酸，3％胃蛋白酶，搅拌离心后取上清液，缓慢加入NaCl晶体至2mol/L，4℃盐析过夜后离心，弃上清；加入0.5mol/L醋酸再次溶解胶原，装入截留分子量为8kDa的透析袋中透析48h，冷冻干燥制得所述酶溶性胶原蛋白；
S2：制备相变调温层：利用所述壳聚糖、所述相变微胶囊和S1制得的酶溶性胶原蛋白进行制备，包括以0.5mol/L醋酸为溶剂，将壳聚糖粉末均匀混入1％胶原蛋白及4％MPCM中，配置壳聚糖和MPCM的混合溶液，搅拌均匀后超声10min；梯度降温后冷冻干燥，得到所述调温创面敷料的相变调温层；
S3：利用所述聚己内酯和所述头孢他啶，通过静电纺丝技术纺丝于S2所述相变调温层的表面，形成长效抗菌层，得所述调温创面敷料；S3中静电纺丝参数为：电压31kV，推注速度0.004mm/s，滚轮转速2000rpm，接收距离22cm；所述聚己内酯的浓度为8％。
2.根据权利要求1所述的调温创面敷料，其特征在于，所述聚己内酯还可以是聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物、聚乳酸和/或聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述调温创面敷料具备多孔结构，其孔隙率为25.2％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述调温创面敷料的溶胀率为505％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述调温创面敷料的保水率为355.8％。
6.采用权利要求1所述的制备方法制得的调温创面敷料在制备用于抑制微生物生长的抑制剂中的应用，其特征在于，用所述创伤敷料抑制微生物生长，保护创面微环境的同时，诱导和激活生长因子，促进表皮细胞增殖和迁移。
7.采用权利要求1所述的制备方法制得的调温创面敷料在制备用于伤口调温的产品中的应用，其特征在于，用所述创伤敷料的储能功能对伤口进行调温，减少伤口疼痛，促进伤口愈合。
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