專利名稱：一種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于創(chuàng)面修復(fù)領(lǐng)域的敷料制品及其制備方法，屬醫(yī)用高分子材料。
背景技術(shù)：
創(chuàng)傷敷料是能夠起到暫時保護燒傷、潰瘍、創(chuàng)傷等傷ロ，防止污染，促進愈合的醫(yī)用材料，使用創(chuàng)傷敷料是進行創(chuàng)傷治療的有效手段之一。隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和醫(yī)療保健需求的不斷增長，創(chuàng)傷敷料的需求量也在逐年増加。目前國內(nèi)創(chuàng)傷敷料產(chǎn)品的需求市場規(guī)模巨大，根據(jù)北京華通人商用信息有限公司(ACMR)的研究，2010年中國創(chuàng)傷敷料的 市場需求達400億元左右。現(xiàn)今已上市或正在研發(fā)的敷料根據(jù)材質(zhì)不同大致可分為傳統(tǒng)敷料、天然敷料、合成敷料、組織工程敷料和藥物敷料等幾大類，其中影響カ最大、應(yīng)用時間最長、目前占據(jù)大部分市場的仍然是傳統(tǒng)的紗布類敷料。隨著對創(chuàng)傷愈合過程中病理生理機制研究的不斷深入，人們認識到使用敷料的目的不僅僅是為了覆蓋創(chuàng)面以防止出血及感染，理想的敷料還應(yīng)該能夠促進創(chuàng)傷愈合。為了在保護創(chuàng)面的同時更加有效地治療傷ロ，許多敷料在使用時加入了藥物成分，從而成為功能性敷料。雖然在各類敷料產(chǎn)品中，功能性敷料目前所占的市場份額最小，2011年的市場份額僅為6. 50%左右，但該類產(chǎn)品代表了創(chuàng)傷敷料的發(fā)展方向，呈現(xiàn)迅速增長的趨勢。由于國內(nèi)敷料企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后，自主知識產(chǎn)權(quán)的先進技術(shù)較少、研發(fā)投入不足等原因，目前功能性敷料的國內(nèi)市場基本上以進ロ為主，發(fā)達國家該類產(chǎn)品的技術(shù)處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)品價格也較高。此外，載藥功能性敷料的制備エ藝相對復(fù)雜、成本較高，在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。因此研發(fā)ー種具有自主知識產(chǎn)權(quán)且制備簡便、成本低廉的功能性創(chuàng)傷敷料具有廣闊的市場前景。電刺激能夠促進多種生長因子的表達和分泌，影響細胞的増殖、分化及再生等功能。電刺激在促進骨折修復(fù)及神經(jīng)再生、治療骨質(zhì)疏松、慢性潰瘍等領(lǐng)域已有應(yīng)用，但將其應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料的研發(fā)尚未見報道。壓電物質(zhì)可以用于制備具有電刺激效應(yīng)的生物材料。壓電物質(zhì)是指受到外力作用時會在該物質(zhì)兩端面間產(chǎn)生電勢差(壓電效應(yīng))的晶體材料。壓電物質(zhì)分為無機和有機兩大類，前者又分為壓電晶體(單晶體)和壓電陶瓷(多晶體)，分別以石英晶體和鈦酸鋇陶瓷為代表；后者又稱壓電聚合物，以聚偏ニ氟こ烯(PVDF)為代表。壓電物質(zhì)在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用，最常見的是壓電陶瓷應(yīng)用于骨組織工程。由于壓電陶瓷剛性強、弾性弱，應(yīng)用于血管、神經(jīng)、筋膜等軟組織尚未見報道，因此壓電聚合物PVDF近年來受到了很多關(guān)注。PVDF是ー種多晶型聚合物，常見的晶型主要有a、P及Y三種。通常自由基聚合反應(yīng)合成的PVDF主要由a晶型構(gòu)成，不顯示壓電性。a晶型通過機械拉伸或電場極化可以轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘娦院軓姷腜晶型。靜電紡絲是ー種通過強電場カ對帶靜電荷的聚合物溶液或熔體進行拉伸，從而得到微米或納米級超細纖維的加工エ藝。有研究報道，通過靜電紡絲可以直接從PVDF溶液得到P晶型的PVDF纖維
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以不同質(zhì)量比的聚氨酯(PU)和壓電聚合物聚偏ニ氟こ烯(PVDF)為原料，通過靜電紡絲的方法提供了ー種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料。其中，！3U在功能性創(chuàng)傷敷料中起增加彈性的作用。進而通過體外細胞學(xué)實驗及動物在體實驗，驗證了該功能性創(chuàng)傷敷料的生物相容性、電刺激效應(yīng)以及加速創(chuàng)面愈合的作用。本發(fā)明還提供制備所述功能性創(chuàng)傷敷料的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下措施本發(fā)明可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料是ー種PU/PVDF電紡膜，其中I3U和PVDF的質(zhì)量比為1:3 3:1 ;所述PU/PVDF電紡膜的厚度為150 250 Um0上述可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料的制備方法采用靜電紡絲技術(shù)，具體地說，包括以下步驟(I)將PU和PVDF分別溶于四氫呋喃(THF)和ニ甲基甲酰胺(DMF)的混合溶劑中 配制成I3U紡絲液和PVDF紡絲液；所述混合溶劑中THF和DMF的體積比為I: I ;所述I3U紡絲液和PVDF紡絲液中溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量體積比均為12% ；(2)將步驟(I)中配制的PU紡絲液和PVDF紡絲液按體積比為1:3 3:1混合，配制成不同比例成分的TO/PVDF混合紡絲液；(3)將步驟(2)中配制的不同比例成分的PU/PVDF混合紡絲液分別通過靜電紡絲得到PU/PVDF電紡膜；(4)將步驟(3)中制備的PU/PVDF電紡膜先在70%こ醇溶液中浸泡10分鐘，再用生理鹽水浸泡30分鐘，以此進行消毒及徹底去除TO/PVDF電紡膜中可能殘留的溶劑成分后，即得可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料。在上述制備方法中，所述步驟(3)中靜電紡絲過程所涉及到的操作參數(shù)如下注射泵流速為O.fl.O ml/h，直流高壓發(fā)生器輸出電壓為12 18 kV，針頭與接收板之間的距離為15 20 cm。在上述制備方法中，所用的溶劑和聚合物原料均為醫(yī)藥級，THF和DMF均能以任意比溶于こ醇和水。本發(fā)明的優(yōu)點是通過簡單的エ藝制備了ー種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料，與現(xiàn)有的敷料制品相比具有以下特點(I)制備エ藝簡便、成本低廉；(2) PU和PVDF均是生物惰性材料，對動物體無毒無害，PU/PVDF電紡膜的微納米級孔徑可在保證透氣性的同時防止新生組織長入，從而避免創(chuàng)面粘連發(fā)生；(3) TO/PVDF電紡膜的壓電性使其在發(fā)生形變時能夠產(chǎn)生電刺激效應(yīng)，從而加速創(chuàng)面愈合。


圖I為不同比例成分的PU/PVDF電紡膜；圖2為PVDF粉末、PU/PVDF電紡膜和I3U電紡膜的X射線衍射圖譜； 圖3為PVDF粉末、PU/PVDF電紡膜和I3U電紡膜的熱分析圖譜；圖4為PVDF粉末、PU/PVDF電紡膜和I3U電紡膜的紅外光圖譜；圖5為PU/PVDF電紡膜接種NIH3T3細胞后培養(yǎng)I天、3天、5天，分別用掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡觀察的結(jié)果(標尺長度IOOum)；圖6為NIH3T3細胞在PU/PVDF電紡膜和24孔細胞培養(yǎng)板孔底(構(gòu)成材料為組織培養(yǎng)聚苯こ烯)分別培養(yǎng)I天、3天、5天、7天的增殖情況(*p〈0. 05)；圖7為非壓電激發(fā)的TO/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的I3U/PVDF電紡膜細胞層劃痕區(qū)域0、6、12、24小時的細胞匯合情況(標尺長度200 y m)；圖8為24小時內(nèi)為非壓電激發(fā)的TO/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的PU/PVDF電紡膜細胞層劃痕區(qū)域的平均細胞匯合速率(*p〈0. 05)；圖9為非壓電激發(fā)的TO/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的I3U/PVDF電紡膜細胞層粘附Hoechst 33342染色細胞的情況(標尺長度100 u m)；圖10為非壓電激發(fā)的TO/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的I3U/ PVDF電紡膜細胞層粘附Hoechst 33342染色細胞的數(shù)量(*p〈0. 05)；圖11為非壓電激發(fā)的PU/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的I3U/PVDF電紡膜細胞層膠原蛋白(Collal)、彈性蛋白(Eln)及纖維連接蛋白(Fn)的mRNA表達水平(*P〈0. 05)；圖12為非壓電激發(fā)的TO/PVDF電紡膜、壓電激發(fā)的I3U電紡膜和壓電激發(fā)的I3U/PVDF電紡膜細胞層Collal、Eln及Fn的蛋白表達水平(*p〈0. 05)。
具體實施例方式參照說明書附圖，并結(jié)合下述實施方式進ー步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，說明書附圖及下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實施例I PU電紡膜的制備(I)將THF和DMF按等體積混合，配制成THF/DMF混合溶劑；(2)將PU溶于步驟(I)配制的THF/DMF混合溶劑中，于室溫下攪拌至完全溶解，得到PU紡絲液；其中，PU紡絲液中溶質(zhì)與溶劑的質(zhì)量體積比為12% ；(3)將步驟(2)配制的PU紡絲液進行靜電紡絲，設(shè)置注射泵流速為0. 8^1. 0 ml/h，直流高壓發(fā)生器輸出電壓為12 18kV，調(diào)整針頭與接收板之間的距離為15 20 cm；(4)通過控制時間和移動接收板，制備得到I3U電紡膜，其厚度為15(T250 u m。實施例2 PVDF電紡膜的制備(I)將THF和DMF按等體積混合，配制成THF/DMF混合溶劑；(2)將PVDF溶于步驟(I)配制的THF/DMF混合溶劑中，于室溫下攪拌至完全溶解，得到PVDF紡絲液；其中，PVDF紡絲液中溶質(zhì)與溶劑的質(zhì)量體積比為12% ；(3)將步驟(2)配制的PVDF紡絲液進行靜電紡絲，設(shè)置注射泵流速為0. 8^1. 0ml/h，直流高壓發(fā)生器輸出電壓為12 18kV，調(diào)整針頭與接收板之間的距離為15 20 cm；(4)通過控制時間和移動接收板，制備得到PVDF電紡膜，其厚度為15(T250 u m。實施例3 PU/PVDF電紡膜的制備(I)將THF和DMF按等體積混合，配制成THF/DMF混合溶劑；(2 )分別將PU和PVDF溶于步驟(I)配制的THF/DMF混合溶劑中，于室溫下攪拌至完全溶解，得到I3U紡絲液和PVDF紡絲液；其中，PU紡絲液和PVDF紡絲液中溶質(zhì)與溶劑的質(zhì)量體積比均為12% ；
(3)將步驟(2)配制的PU紡絲液和PVDF紡絲液分別按1:3 3:1的體積比混合，于室溫下攪拌均勻，配制成不同比例成分的TO/PVDF混合紡絲液；(4)將步驟(3)配制的不同比例成分的TO/PVDF混合紡絲液進行靜電紡絲，設(shè)置注射泵流速為0. 8^1. 0 ml/h，直流高壓發(fā)生器輸出電壓為12 18kV，調(diào)整針頭與接收板之間的距離為15 20 cm ；(5)通過控制時間和移動接收板，制備得到不同比例成分的TO/PVDF電紡膜，其厚度為150 250 um (參見附圖I)。實施例4 PU/PVDF電紡膜及對照組的表征(I)分別測量實施例I制備的I3U電紡膜、實施例2制備的PVDF電紡膜及實施例3制備的不同比例成分的TO/PVDF電紡膜的抗拉強度和斷裂伸長率，測量結(jié)果見表I。單因素方差分析顯示各組數(shù)據(jù)間均具有顯著性差異(P〈0. 05)，表明PU/PVDF電紡膜的力學(xué)性能隨PU所占比例的增加而提高。表I抗拉強度和斷裂伸長率表征結(jié)果
表征結(jié)果^
權(quán)利要求
1.一種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料，其特征在于所述功能性創(chuàng)傷敷料是一種聚氨酯/聚偏二氟乙烯電紡膜，其中聚氨酯和聚偏二氟乙烯的質(zhì)量比為1:3 3:1 ;所述聚氨酯/聚偏二氟乙烯電紡膜的厚度為15(Γ250 μ m。
2.一種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (O將聚氨酯和聚偏二氟乙烯分別溶于四氫呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶劑中配制成聚氨酯紡絲液和聚偏二氟乙烯紡絲液；所述混合溶劑中四氫呋喃和二甲基甲酰胺的體積比為1:1 ;所述聚氨酯紡絲液和聚偏二氟乙烯紡絲液中溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量體積比均為12% ； (2)將步驟(I)中配制的聚氨酯紡絲液和聚偏二氟乙烯紡絲液按體積比為1:3 3:1混合，配制成不同比例成分的聚氨酯/聚偏二氟乙烯混合紡絲液； (3)將步驟(2)中配制的不同比例成分的聚氨酯/聚偏二氟乙烯混合紡絲液分別通過靜電紡絲得到聚氨酯/聚偏二氟乙烯電紡膜； (4)將步驟(3)中制備的聚氨酯/聚偏二氟乙烯電紡膜先在70%乙醇溶液中浸泡10分鐘，再用生理鹽水浸泡30分鐘，即得可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中靜電紡絲時注射泵流速為O. 8^1. O ml/h，直流高壓發(fā)生器輸出電壓為12 18kV，注射泵針頭與接收板之間的距離為 15 20 cm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可加速創(chuàng)面愈合的功能性創(chuàng)傷敷料及其制備方法。本發(fā)明所述功能性創(chuàng)傷敷料是一種聚氨酯(PU)/聚偏二氟乙烯(PVDF)電紡膜，由質(zhì)量比為1:3~3:1的PU和PVDF為原料，通過靜電紡絲的方法制備而成，其中PU/PVDF電紡膜的厚度為150~250 μm。本發(fā)明的功能性創(chuàng)傷敷料可利用壓電聚合物PVDF產(chǎn)生的電刺激效應(yīng)加速創(chuàng)面愈合，具有生物相容性好、制備簡便且成本低廉等優(yōu)點，市場發(fā)展前景廣闊。
文檔編號D01F8/10GK102861355SQ201210385628
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者郭洪峰, 應(yīng)希, 張家平 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)