海藻纖維針刺復(fù)合醫(yī)用敷料吸濕透氣性能的研究

房 乾 王榮武 吳海波

(東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海，201620)

海藻纖維是通過(guò)將海藻酸鹽制成溶液，然后采用濕法紡絲方法制成的纖維。它是一種資源豐富、低碳環(huán)保、天然可降解、良好親和人體皮膚的功能性保健材料，而且具有高吸濕透氣性以及良好的生物相容性［1］。在 Winter“濕療法”［2］原理的指導(dǎo)下，以海藻酸纖維為基礎(chǔ)的醫(yī)用敷料、紗布、繃帶得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的敷料主要是鹽水浸過(guò)的濕紗布或凡士林紗布，或使用非黏性薄膜隔離的方法，使紗布不黏結(jié)傷口，便于揭除。但是傳統(tǒng)紗布的透濕性、液體吸收量等吸濕性能不是很好，不利于傷口的愈合。相比之下，海藻酸敷料的吸濕性高，止血性能好［3］，生物相容性好，能促進(jìn)傷口愈合，且傷口復(fù)愈后可無(wú)疼痛地揭除。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料

三種纖維原料的參數(shù)如表1所示。

1.2 試樣的制備及規(guī)格

主要針刺工藝：

表1 纖維原料參數(shù)

預(yù)針刺：針刺頻率為20次/min，植針密度為4 500枚/m。

主針刺：針刺頻率為400次/min，布進(jìn)速度為0.87 m/min，植針密度為 1 716 枚/cm2。

所制得的針刺復(fù)合醫(yī)用敷料規(guī)格見(jiàn)表2。

表2 針刺復(fù)合醫(yī)用敷料的規(guī)格

1.3 試驗(yàn)方法

(1)根據(jù) YY/T0471.1—2004《接觸性創(chuàng)面敷料試驗(yàn)方法第1部分：液體吸收性》，配制試驗(yàn)A溶液(模擬人體傷口滲出液的組成，用8.3 g NaCl和 0.277 g 無(wú)水 CaCl2稀釋至 1 L［4］)進(jìn)行測(cè)試。

(2)在A溶液中加入少量紅色墨水并充分?jǐn)嚢?，將此溶液緩慢滴到樣品上?/p>

(3)根據(jù)GB/T12704—1991《織物透濕量測(cè)定方法 透濕杯法 方法A：吸濕法》，采用YG601型電腦式織物透濕儀對(duì)試樣進(jìn)行吸濕測(cè)試。

(4)根據(jù)GB/T5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》，用YG461E型織物透氣儀測(cè)量試樣的透氣性。在一定的壓差條件下，通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間、單位面積內(nèi)材料通過(guò)的空氣量來(lái)反映材料的透氣性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 液體吸收性

每個(gè)試樣取10塊5 cm×5 cm的樣品，稱其質(zhì)量后放于培養(yǎng)皿中，加入溫度為(37±1)℃的預(yù)熱A溶液，加入的量是樣品質(zhì)量的40倍，±0.5 g;然后將樣品移入干燥箱內(nèi)，在(37±1)℃下保持30 min;用鑷子夾持樣品一角或一端，懸垂30 s，稱量［5］。其他9塊樣品重復(fù)以上步驟，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 試樣的液體吸收率

由圖1可以看出：4#、5#、6#、7#與 1#、2#、3#試樣相比，試樣的液體吸收率隨著試樣功能層海藻纖維含量的增大而顯著增加，這是由于海藻纖維分子結(jié)構(gòu)中存在大量能夠吸收空氣中水分的羥基和羧基。相比黏膠纖維，海藻纖維具有更加疏松的里層結(jié)構(gòu)及更大的無(wú)定形區(qū)，縱向的溝槽更深，因而具有更好的膨潤(rùn)性能，這些都更利于纖維的吸濕。海藻纖維的橫截面不同于常規(guī)黏膠纖維，它具有與常規(guī)黏膠纖維不同的空腔結(jié)構(gòu)，因此海藻纖維可吸收自身質(zhì)量近20倍的液體，尤其是對(duì)A溶液有很強(qiáng)的吸收能力，故特別適宜用作傷口敷料。而且海藻纖維內(nèi)的Ca2+與傷口滲出物和生理鹽水中的大量Na+進(jìn)行離子交換，使海藻纖維部分變成海藻酸鈉，從而水合能力提高，同時(shí)增加了海藻纖維的吸濕基團(tuán)，使吸濕性能顯著提高。

從圖1還可以看出：由于試樣纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，1#、2#、3#試樣的液體吸收率也不相同，并呈逐漸增大的趨勢(shì)。在平行排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，纖維的排列沿著同一個(gè)方向，定向度較高，試樣所吸收的液體主要平行于纖維的排列方向，而在雜亂排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，纖網(wǎng)的雜亂結(jié)構(gòu)使纖網(wǎng)的各個(gè)方向都能吸收液體，所以雜亂的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)比平行的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)能吸收更多的液體，具有更好的吸濕性能。

2.2 液體擴(kuò)散與浸透性

如果敷料能夠保持傷口的滲出液不在敷料上快速擴(kuò)散，則滲出液就不會(huì)浸漬傷口周圍的皮膚，這樣便利于傷口的愈合。本文所研究的新型醫(yī)用敷料可以很好地減小液體的擴(kuò)散速度，使液體擴(kuò)散浸透的時(shí)間延長(zhǎng)，不會(huì)像棉紗布或繃帶等普通醫(yī)用敷料那樣很快地沿織物結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，這樣既為皮膚提供了一個(gè)良好的濕潤(rùn)環(huán)境，又能防止液體擴(kuò)散浸漬周圍的皮膚，從而有利于傷口的快速愈合。

圖2為將1 mL的A溶液滴到1#試樣上后液體擴(kuò)散效果的照片。由圖2(a)可以看出，液體長(zhǎng)時(shí)間在試樣表面處于水珠狀態(tài)，給水珠一定的外力后，則出現(xiàn)如圖2(b)的現(xiàn)象：水珠散開(kāi)后并慢慢擴(kuò)散被吸收。試驗(yàn)中 2#、3#、4#、5#、6#、7#與 1#試樣出現(xiàn)了相同的情況，其原因在于由海藻纖維制得的試樣的表面張力較小，浸潤(rùn)性能較差，使得液體不能快速浸潤(rùn)試樣。圖2(c)和圖2(d)為將1 mL的A溶液滴到1#試樣后的液體擴(kuò)散效果圖，從中可以看到，液體在1#試樣的纖維排列方向(縱向)上的最大擴(kuò)散直徑約為5 cm，在試樣的垂直于纖維排列方向(橫向)上較小，約為3 cm，由此說(shuō)明液體主要是沿著試樣的纖維排列方向擴(kuò)散的。試樣2#、3#、4#、5#、6#、7#的擴(kuò)散效果與試樣 1#幾乎相同。

圖2 1#試樣的液體擴(kuò)散效果

從圖3中可以看出，海藻纖維含量不同，穿透試樣所需的液體量差異很大。4#、5#、6#、7#與 1#(2#、3#)相比，隨著功能層海藻纖維含量的增加，穿透試樣時(shí)所需的液體量大幅增加，這是因?yàn)楣δ軐又杏叙つz纖維層，黏膠纖維的邊緣呈鋸齒形，溝槽較明顯，能夠快速吸收液體并使所吸收的液體沿纖維之間的空隙快速向下浸潤(rùn)，試樣表面液體保持量減少，浸透時(shí)所能吸收的液體減少。對(duì)于4#、5#、6#、7#試樣，隨著海藻纖維含量的增加，穿透試樣時(shí)所需的液體量呈梯度增加，這主要與黏膠纖維的含量有關(guān)。對(duì)于試樣1#、2#、3#，由于纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同，浸透試樣時(shí)所吸收的液體量差別不大，其原因與對(duì)試樣液體吸收性的影響分析相同。

圖3 試樣浸透時(shí)的液體吸收量

從圖4中可以看出，海藻纖維含量不同，液體穿透試樣所需的時(shí)間差異很大。試樣4#、5#、6#、7#與1#(2#、3#)相比，隨著功能層海藻纖維含量的增加，液體穿透試樣所需的時(shí)間大幅度增加。主要原因是由海藻纖維制成的試樣的表面張力較小，使得液體浸潤(rùn)試樣時(shí)所需的時(shí)間較長(zhǎng)，并且海藻纖維本身具有很好的吸濕保濕性，能夠很好地保持液體不向四周和向下擴(kuò)散，這樣既能防止液體擴(kuò)散浸漬周圍的皮膚，又可為皮膚提供一個(gè)良好的濕潤(rùn)環(huán)境，有利于傷口的快速愈合。

圖4 試樣浸透時(shí)所需的時(shí)間

2.3 透濕性

為了加快傷口的愈合，創(chuàng)面敷料既要具有較好的透氣性能，也要為傷口提供一個(gè)濕潤(rùn)的環(huán)境。透濕量是體現(xiàn)試樣透濕性能的主要指標(biāo)，它與纖維原料、試樣厚度和面密度有著密切的關(guān)系。在試樣的厚度和面密度以及成網(wǎng)、針刺等參數(shù)基本相同的情況下，纖維原料的自身性能和纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)是透濕量的決定因素。試樣的透濕量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 試樣的透濕量

由圖5 可以看出：試樣4#、5#、6#、7#與1#、2#、3#相比，試樣的透濕量隨著功能層海藻纖維含量的增加而增加，影響試樣透濕性的原因分析與對(duì)試樣液體吸收性的影響相同。由圖5還可以得出，海藻纖維含量相同時(shí)，試樣1#、2#、3#的透濕量逐漸增加，其原因是纖網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不同。由于纖維的溶脹性能，當(dāng)自身吸濕時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹，這樣依靠孔隙擴(kuò)散傳濕的作用減小，水汽主要是沿著試樣的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)散并蒸發(fā)到空氣中，隨著功能層層合角度的增大，纖維之間取向度降低，利于水汽的擴(kuò)散及蒸發(fā)，所以試樣的透濕性能逐漸增強(qiáng)。

2.4 透氣性

由圖6可以看出：試樣的透氣性隨著海藻纖維含量的增加而增加，當(dāng)功能層海藻纖維的含量達(dá)到100%時(shí)，試樣的透氣性最大，這是由于海藻纖維縱向表面筆直無(wú)扭轉(zhuǎn)，與自身的結(jié)合能力較差，因此當(dāng)試樣中海藻纖維含量較高時(shí)，試樣的結(jié)構(gòu)比較疏松，從而使其透氣性增加;并且海藻纖維較黏膠纖維里層結(jié)構(gòu)更疏松，縱向的溝槽更深，造成較大的裂縫，這些都利于纖維的透氣性。從1#、2#、3#試樣可以看出，1#試樣的透氣性比2#試樣好，原因是1#試樣的功能層為平行排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由于海藻纖維之間排列比較疏松，空隙比較大，利于氣體的透過(guò);而3#試樣的功能層為垂直排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于平行排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，纖維之間排列得比較緊實(shí)，減少了相互之間的空隙，使透氣性降低。

圖6 試樣的透氣率

2.5 海藻復(fù)合醫(yī)用敷料相對(duì)于殼聚糖復(fù)合醫(yī)用敷料的優(yōu)勢(shì)

在相同的成網(wǎng)工藝與加固工藝下，所制得的一種殼聚糖纖維復(fù)合醫(yī)用敷料的規(guī)格見(jiàn)表2中的8#試樣，對(duì)其吸濕性能與海藻纖維復(fù)合醫(yī)用敷料進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表3。

表3 海藻復(fù)合醫(yī)用敷料與殼聚糖復(fù)合醫(yī)用敷料吸濕性能的對(duì)比

由表3可以看出：海藻纖維復(fù)合醫(yī)用敷料比殼聚糖纖維復(fù)合醫(yī)用敷料有較好的吸濕性能和防止液體擴(kuò)散性能。其原因是海藻纖維比殼聚糖纖維有較多的親水性基團(tuán)，具有空腔結(jié)構(gòu)，以及更加疏松的里層結(jié)構(gòu)和更大的無(wú)定形區(qū)，因此所制得的醫(yī)用敷料比殼聚糖纖維復(fù)合醫(yī)用敷料性能優(yōu)良，且成本較低，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)隨著功能層海藻纖維含量的增加，海藻纖維針刺復(fù)合醫(yī)用敷料的液體吸收量、透濕量增加。

(2)研制的敷料中，雜亂排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)比平行排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)有較好的液體吸收性和透濕性。

(3)由于海藻纖維針刺復(fù)合醫(yī)用敷料的功能層中的復(fù)合黏膠纖維層，使得液體能夠快速地被吸收、擴(kuò)散、浸透。

(4)研制的敷料中，雜亂排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)比平行排列的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)有較好的透氣性，功能層中加入黏膠纖維層后，試樣的透氣性稍有下降。

(5)海藻纖維醫(yī)用敷料比殼聚糖纖維醫(yī)用敷料有較好的吸濕性能，且成本較低，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

［1］展義臻，朱平，張建波，等.海藻纖維的性能與應(yīng)用［J］.印染助劑，2006(6)：10-11.

［2］LAWRENCE J C.The use of iodine as an antiseptic agent［J］.J Wound Care，1998，7(8)：421-425.

［3］秦益民.海藻酸鹽醫(yī)用敷料的臨床應(yīng)用［J］.紡織學(xué)報(bào)，2014，26(1)：113-115.

［4］THOMAS S.British pharmacopoeia monograph for alginate dressings and packings［M］.London：British Pharmacopoeia Commission，1994.

［5］秦益民，朱長(zhǎng)俊，馮德明，等.海藻酸鈣醫(yī)用敷料與普通棉紗布的性能比較［J］.紡織學(xué)報(bào)，2007，28(3)：45-46.

［6］秦益民.海藻酸纖維的成膠性能［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，2003，21(4)：18-19.