CN113952497B - 细菌黏附性抗感染创面敷料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细菌黏附性抗感染创面敷料，包括表面包含烷基链的微米级多孔膜，且不包含任何杀菌剂。烷基链优选为烷基酰氯改性，微米级多孔膜优选为包含纤维素纤维等含有羟基的纤维多孔膜。本发明通过烷基链调控多孔膜的表面能，同时通过调控多孔膜的表面结构，制备得到了对创面细菌具备高效粘附作用的多孔膜，防止细菌向创面组织渗透，从而实现创面的抗细菌感染和防黏连效果。本发明由于无需添加任何杀菌剂且生物相容性好，因此制备方法简单，生产成本低，抗感染效果优良，避免细菌死亡破裂后产物在创面蓄积加重创面的炎症反应，可作为一种感染创面清创除菌敷料广泛应用于创面敷料领域。

Description

细菌黏附性抗感染创面敷料

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，尤其涉及一种细菌黏附性抗感染创面敷料。

背景技术

伤口感染通常是由于细菌侵袭而产生的。伤口感染可延迟愈合的过程，如果不及时治疗，感染有可能会扩散到身体的其他部位，严重时会对生命造成威胁。因此，控制伤口感染也是创伤修复过程的一个重大挑战。

目前临床上对创伤的治疗主要还是采取传统的敷料比如绷带，药棉和纱布，其价格便宜，但是不能有效阻止有害细菌对伤口的入侵，并且创面黏连严重。然而随着医疗技术的进步，尤其是随着湿性愈合理论的提出，即伤口在温暖湿润的环境下能够更快速的愈合，新型敷料具有防止伤口过度干燥，抵御各种微生物预防伤口再次感染，还会抵御伤口受机械因素损害，对伤口进行全方位的保护，因此，新型敷料逐渐替代了传统敷料。

目前新型医用敷料按其形态主要可分为纤维型、水凝胶型、薄膜型及海绵型四种，其中水凝胶敷料具有更好的吸水性、透气透湿性及生物相容性，且其原料来源广泛、价格相对便宜，因此对这类敷料的研究和应用更为普遍。

目前的抗感染创面敷料主要是在上述敷料上直接负载各类抗菌试剂，如季铵盐、银子离子、银纳米离子、铜离子、胍盐、抗生素及各类光敏抗菌剂等。通常合成抗生素是最常用的手段，能有效地治愈伤口感染。然而，抗生素的过度使用会导致抗生素耐药性的增加。相关抗菌敷料有较好的抗菌性能，但是也会产生诸多毒副作用，尤其是对老年人、婴幼儿、慢性病患者等特殊群体，毒副作用更加明显。这就迫切需要开发一种完全不产生任何副作用的新型抗感染创面敷料。

有鉴于此，本发明提供了一种改进的不含抗菌剂的抗感染类创面敷料，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种细菌黏附性抗感染创面敷料，包括表面经烷基链改性的微米级多孔膜，且不包含任何杀菌剂。本发明通过烷基链调控多孔膜的表面能，同时通过调控多孔膜的表面结构，制备得到了对创面细菌具备高效粘附作用的多孔膜，从而实现创面的抗细菌感染和防黏连效果，生产成本低，便于推广应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种细菌黏附性抗感染创面敷料，包括微米级多孔膜，所述微米级多孔膜表面包含烷基链，且不包含任何杀菌剂；所述微米级多孔膜通过自身表面能及多孔膜结构与细菌表面能的适配性，对创面的细菌形成非特异性粘附，实现创面的抗感染和防黏连。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔膜表面的烷基链通过在微米级多孔膜基底表面接枝或涂覆实现复合，或者通过烷基链改性的聚合物纺丝液纺丝得到微米级烷基链改性多孔纤维膜。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔膜基底的材质为包含羟基的聚合物。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔膜基底为微米级多孔纤维膜基底，材质为棉纤维、麻纤维、再生纤维素纤维、纤维素纳米纤维、透明质酸纤维、海藻酸钠纤维中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔膜表面的烷基链通过烷基酰氯接枝得到。

作为本发明的进一步改进，所述烷基酰氯为乙酰氯、丙酰氯、2-乙基丁酰氯、己酰氯、十二酰氯中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述烷基酰氯为乙酰氯。

作为本发明的进一步改进，所述烷基链的质量为所述微米级多孔膜质量的 0.1-5％。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔纤维膜基底为棉纤维和纤维素纳米纤维组成的微米级多孔纤维膜复合基底。

作为本发明的进一步改进，所述微米级多孔膜的孔径为1～10μm，纤维直径为0.1～7μm。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供的具有如下有益效果：

(1)本发明提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，为表面包含烷基链的微米级多孔膜，且不包含任何杀菌剂。通过烷基链的碳原子数和接枝密度调控微米级多孔膜表面的亲/疏水性，表面能随之改变；与此同时，通过调控微米级多孔膜的表面物理结构，使得微米级多孔膜的表面能与细菌形成良好的适配性。当覆盖于创面时，可对创面细菌形成高效吸附作用，防止细菌向创面组织渗入，从而实现创面的抗细菌感染作用。本发明由于无需添加任何杀菌剂且生物相容性好，因此制备方法简单，生产成本低，抗感染效果优良，避免细菌死亡碎裂后的产物在创面蓄积产生严重炎症反应，可作为一种感染创面清创除菌敷料广泛应用于创面敷料领域。

(2)本发明提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，由于是利用微米级多孔膜材料自身的细菌粘附性能粘附创面细菌，通过换药手段可转移清除创面细菌，降低创面细菌浓度，进而降低创面发生感染的风险。因此，相比于一般抗感染敷料，无需添加任何抗菌成分，且本发明敷料自身生物相容性好，所以不会对创面产生任何负面影响而抑制其恢复，打破了抗菌敷料固有的抗菌思路，通过对多孔膜材料的材质及表面组织结构进行针对性的选择和设计，就能够实现高效抗感染和防黏连效果。

(3)本发明提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，优选为棉纤维和纳米纤维素纤维组成的复合多孔膜，并通过酰氯改性。烷基纳米纤维素纤维膜对细菌的粘附力较强，但是力学强度较差，换药过程中一旦发生纤维膜的破裂会污染创面，为创面愈合带来不利的影响，常规烷基改性棉质纤维织物也具有细菌粘附能力，但是弱于纳米纤维素纤维，将纳米纤维素纤维膜和常规棉质纤维可以充分发挥烷基改性纳米纤维素纤维的高效细菌粘附能力和烷基常规棉质纤维力学强度高的优势，获得高强度和高效细菌粘附的综合效果，达到最佳的治疗效果。而且，棉纤维原料来源广、价廉易得，且透气性和生物相容性非常好，便于大规模制备，推广应用。

附图说明

图1为实施例1-8及对比例1的细菌吸光度值测试结果图。

具体实施方式

以下将对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供的一种细菌黏附性抗感染创面敷料，包括微米级多孔膜，微米级多孔膜表面包含烷基链，且不包含任何杀菌剂；微米级多孔膜通过自身表面能及多孔膜结构与细菌表面能的适配性，对创面的细菌形成非特异性粘附，实现创面的抗感染和防黏连。如此设置，通过烷基链改变微米级多孔膜表面的疏水性，表面能随之改变；与此同时，通过调控微米级多孔膜的表面物理结构，使得微米级多孔膜的表面能与细菌形成良好的适配性。当覆盖于创面时，可对创面细菌形成高效吸附作用，防止细菌向创面组织渗入，从而实现创面的抗细菌感染作用。相比现有技术，无需添加杀菌剂；而且不会发生由于杀菌剂将细菌杀死，产生的细菌碎片加重创面炎症的问题。因此，本发明打破了抗菌敷料固有的抗菌思路，仅通过对敷料的组织结构和表面能进行选择和调控，就能够实现创面细菌的抗感染，尤其适用于创口前期抗感染，细菌浓度不高的状况，使用时可及时更换敷料，以提高细菌粘附效率。通过换药手段转移和清除创面细菌，降低创面细菌浓度，进而降低创面发生感染的风险。

微米级多孔膜表面的烷基链通过在微米级多孔膜基底表面接枝或涂覆实现复合，优选通过接枝实现烷基链改性；或者通过烷基链改性的聚合物纺丝液纺丝得到微米级烷基链改性多孔纤维膜。微米级多孔膜的孔径优选为1～10μm，纤维直径优选为0.1～7μm。本发明研究结果表明，在此种参数条件下，对细菌的粘附效果和组织防粘连效果最优。与微孔膜复合的常规棉织物，可以是非织造织物也可以是织造织物。

微米级多孔膜基底的材质为包含羟基的聚合物；微米级多孔膜表面的烷基链通过烷基酰氯接枝得到。将烷基酰氯与羟基发生取代反应，实现接枝，得到酰胺或羧酸酯结构。烷基链的质量为微米级多孔膜质量的0-5％。

本发明研究表明，采用烷基酰氯改性的表面结构具有良好的细菌粘附性，例如乙酰氯、丙酰氯、2-乙基丁酰氯、己酰氯、十二酰氯中的一种或多种，优选为乙酰氯，大肠杆菌的粘附率为120％-290％，金黄色葡萄球菌的粘附率为320％- 610％。将培养好的二代细菌与棉布共混12h，然后加入CCK-8溶液，反应2h，测450nm处的吸光度值。

微米级多孔膜基底优选为微米级多孔纤维膜基底，材质为棉纤维、麻纤维、纤维素纳米纤维、透明质酸纤维、海藻酸钠纤维中的一种或多种，优选包含棉纤维和纤维素纳米纤维的复合膜。

微米级多孔纤维膜基底优选为棉纤维和纤维素纳米纤维组成的微米级多孔纤维膜复合基底，棉纤维含量优选为50wt％-80wt％，更优选为55wt％-70wt％；棉纤维直径为10～15μm，纤维素超细纤维直径为0.1～9μm，优选为2～4μm。如此设置，利用棉纤维和纤维素纤维的直径差异性，对多孔膜的表面结构进行调控，通过表面结构及化学接枝改性的协同调控，实现细菌的高效粘附；而且烷基纳米纤维素纤维膜对细菌的粘附力较强，但是力学强度较差，换药过程中一旦发生纤维膜的破裂会污染创面，为创面愈合带来不利的影响，常规烷基改性棉质纤维织物也具有细菌粘附能力，但是弱于纳米纤维素纤维，将纳米纤维素纤维膜和常规棉质纤维可以充分发挥烷基改性纳米纤维素纤维的高效细菌粘附能力和烷基常规棉质纤维力学强度高的优势，获得高强度和高效细菌粘附的综合效果，达到最佳的治疗效果。棉纤维原料来源广、价廉易得，且透气性和生物相容性非常好，便于大规模制备，推广应用。

以棉纤维膜为例，采用酰氯对其进行改性的方法如下：

a)采用NaOH对面棉纤维膜进行水浴加热，然后用去离子水洗至中性。、

NaOH的浓度优选为1mol/L，水浴加热温度为90℃，加热时间为3h。

b)称取烘干的棉纤维膜，在惰性气体保护下，加入有机溶剂，冰水浴环境下加入酰氯，接着加入三乙胺，搅拌一定时间。惰性气体优选N₂，

加入的有机溶剂优选为二氯甲烷，三乙胺和酰氯的摩尔比例为1:1.2，加入三乙胺以后的搅拌时间为24h。

c)之后，用有机溶剂洗涤棉织物，至少洗三次，然后用去离子水至少洗三次，烘干。

洗涤所用的有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺，烘干温度为50℃。

实施例1-8及对比例2

实施例1-8及对比例2提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，均以棉纤维多孔纤维膜为基底，采用酰氯进行改性得到，具体种类如表1所示。其中，棉纤维直径为13μm。

通过以下步骤制备：

(1)材料预处理：用1mol/L的NaOH，在90℃下水浴加热3h，然后用去离子水洗至中性，烘干。

(2)接枝：称取烘干的棉织物，在惰性气体N₂保护下，加入有机溶剂二氯甲烷，冰水浴环境下加入酰氯，接着加入三乙胺，其中，二氯甲烷和三乙胺以 1:1.2的比例加入，拌24h。

(3)之后，用有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺洗涤棉织物，至少洗三次，然后用去离子水至少洗三次，在50℃烘箱中烘干，称重，计算增重百分比。

对比例1

一种细菌黏附性抗感染创面敷料，以醋酸酯纤维面料为基底，表面浸渍有疏水性的二烷基氨基甲酰氯。

将培养好的二代细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)与棉布共混12h，然后加入CCK-8溶液，反应2h后，取出棉布，然后将棉布在溶液中浸渍，使得棉布上吸附的细菌脱落，最后测试溶液在450nm处的吸光度值，即可表示棉布上吸附细菌的量。将吸光度值转化为细菌粘附率，然后以对比例1的粘附率为基准，将其细菌粘附效率设定为100％，得到本发明各实施例相对对比例1的细菌粘附率。例如本产品对金黄色葡萄球菌的细菌粘附率为320％，则表示本产品对金黄色葡萄球菌的粘附效率达到了对照产品的3.2倍。

表1实施例1-8的制备条件及细菌粘附性能测试结果

图1中1-8对应实施例1-8，9为对比例1。结合图1和表1可以看出，本发明对大肠杆菌的粘附率为120％-290％，金黄色葡萄球菌的粘附率为320％- 610％。结合表1可以看出，相同物理结构的基底上乙酰氯的接枝改性对细菌的粘附效率最优，且远高于对比例1。随着乙酰氯接枝率的增大，细菌粘附率先升高后降低，说明过高的接枝率也不利于细菌粘附性的提高。从对比例2可以看出，当棉布上接枝二烷基氨基甲酰氯时，对细菌的粘附性均低于本发明的非氨基性酰氯。由此说明，本发明通过对棉纤维进行特定的酰氯接枝改性，能够通过对细菌的良好粘附性，实现对创口细菌非杀伤性的防护抗感染功能，对创口抗感染的实际应用具有重要意义和研究价值。

表2实施例1和对比例2的细胞增殖活性和抑菌率测试结果

表面细胞增殖活性的测试方法为：将灭菌后的材料平铺在24孔板内，然后再加入200微升细胞悬浮液，继续培养48h。从24孔板内取出材料，放置于干净的24孔板内，再加入200微升cck8试剂，孵育2-4h。从孔板内取出材料后，测试孔板的吸光度。吸光度高代表在材料上增殖的细胞多，表示该材料的细胞相容性更好。

从表2可以看出，当接枝二烷基氨基甲酰氯时，棉布具有一定的抑菌功能。因此在用于创口抗感染时，除了具有粘附抗感染作用外，还会对细菌产生一定的抑制作用，杀死的细菌碎片会给创面愈合带来不利的影响，因此综合防护性能不如本发明优。

实施例9-12

实施例9-12提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，均以普通棉纤维基底上复合多孔纳米纤维素膜，在采用乙酰氯进行改性。与实施例1相比，不同之处在于普通棉纤维基底上多复合了一层纳米纤维素多孔膜，纳米纤维素多孔纤维膜的纤维直径和孔径如表2所示，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。

表2实施例9-12的制备条件及性能测试结果

从表2可以看出，微孔直径在1.5-3μm有最佳的细菌粘附效率。原因：细菌的直径大小约1微米，所以当微孔直径小于1微米时，细菌只能粘附在表面，所以粘附效率较低，甚至低于未复合多孔膜的普通棉纤维织物；微孔直径在适当的范围1.5-3μm，纤维膜具有较大的比表面积且细菌可嵌入纤维膜内部，所以获得了较大细菌粘附效率；微孔再增大后，比表面积下降，细菌粘附率也下降，下降至与无微孔复合膜相当。

实施例14-16

一种细菌黏附性抗感染创面敷料，与实施例1相比，不同之处在于，以棉纤维和纤维素纤维组成的微米级多孔纤维膜作为复合基底，棉纤维含量如表3所示。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。

表3实施例14-16的材料组成及力学性能测试结果

从表3可以看出，纳米纤维素和棉织物的复合织物具有最高的拉伸强度和断裂伸长率，作为创口辅料，具有更优异的使用耐久性。而且，本发明通过在棉织物中穿插纤维素纤维，能够利用纤维素纤维的微纳尺寸直径，对棉布的孔隙进行调控，从而提高复合材料对细菌的粘附作用。

综上所述，本发明提供的细菌黏附性抗感染创面敷料，为表面包含烷基链的微米级多孔膜，且不包含任何杀菌剂。通过烷基链改变微米级多孔膜表面的疏水性，表面能随之改变；与此同时，通过调控微米级多孔膜的表面结构，使得微米级多孔膜的表面能与细菌形成良好的适配性。当覆盖于创面时，可对创面细菌形成高效吸附作用，防止细菌向创面组织渗入，从而实现创面的抗细菌感染作用。相比于一般抗感染敷料，无需添加任何抗菌成分，且本发明敷料自身生物相容性好，所以不会对创面产生任何负面影响而抑制其恢复，打破了抗菌敷料固有的抗菌思路。

Claims (8)

1.一种细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，包括微米级多孔膜，所述微米级多孔膜表面包含烷基链，且不包含任何杀菌剂；所述微米级多孔膜通过自身表面能及多孔膜结构与细菌表面能的适配性，对创面的细菌形成非特异性粘附，实现创面的抗感染和防黏连；

所述微米级多孔膜表面的烷基链通过烷基酰氯接枝得到；所述烷基酰氯为乙酰氯、丙酰氯、2-乙基丁酰氯、己酰氯、十二酰氯中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述烷基酰氯为乙酰氯。

3.根据权利要求1所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述微米级多孔膜表面的烷基链通过在微米级多孔膜基底表面接枝或涂覆实现复合，或者通过烷基链改性的聚合物纺丝液纺丝得到微米级烷基链改性多孔纤维膜。

4.根据权利要求3所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述微米级多孔膜基底的材质为包含羟基的聚合物。

5.根据权利要求3所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述微米级多孔膜基底为微米级多孔纤维膜基底，材质为棉纤维、麻纤维、再生纤维素纤维、纤维素纳米纤维、透明质酸纤维或海藻酸钠纤维中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述烷基链的质量为所述微米级多孔膜质量的0.1-5％。

7.根据权利要求5所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述微米级多孔纤维膜基底为棉纤维和纤维素纳米纤维组成的微米级多孔纤维膜复合基底。

8.根据权利要求1所述的细菌黏附性抗感染创面敷料，其特征在于，所述微米级多孔膜的孔径为1～10μm，纤维直径为0.1～7μm。

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