活性炭纖維抗菌敷料的制備及其性能研究

張艷琦 周新欽 曹晶晶 劉堯 朱天鋼

（南陽市匯博生物技術有限公司 河南南陽 473000）

活性炭纖維抗菌敷料的制備及其性能研究

張艷琦 周新欽 曹晶晶 劉堯 朱天鋼

（南陽市匯博生物技術有限公司 河南南陽 473000）

以自制的活性炭纖維抗菌敷料、含銀活性炭纖維抗菌敷料、活性炭纖維敷料和普通無菌敷貼為原料，分別測定其吸液量、抑菌率和體外細胞毒性并進行對比研究。結(jié)果表明：與另外三種敷料對比，以氧化鋅為抗菌劑制備的活性炭抗菌敷料具有較強的吸液能力和抗菌效果，而且具有較高的生物安全性，符合醫(yī)療衛(wèi)生要求，是較為理想的新型功能性創(chuàng)面護理敷料。

活性炭纖維 氧化鋅 吸液能力 抑菌性；體外細胞毒

前 言

活性炭纖維敷料是一種經(jīng)特殊工藝加工而成的新型醫(yī)用敷料,可廣泛用于Ⅰ度、Ⅱ度燒燙傷創(chuàng)面［1-2］。然而,普通的活性炭纖維敷料不具有抗菌性,傷口創(chuàng)面易感染。加強抗菌性,控制創(chuàng)面感染,是新型創(chuàng)面敷料研究的重點［3］。銀系抗菌劑是一種優(yōu)秀的廣譜抗菌劑,載銀活性炭纖維敷料將兩者有效地結(jié)合,克服了普通活性炭纖維敷料無法殺死細菌的弊端［4-5］。但是,目前有研究表明銀離子經(jīng)傷口進入人體血液循環(huán)系統(tǒng),會產(chǎn)生一定毒性。因此,研究新型活性炭纖維抗菌敷料具有重要的理論現(xiàn)實意義,為創(chuàng)面護理敷料的選擇提供一種有利的參考。

1 材料和方法：

1.1 實驗材料

樣品：自制活性炭抗菌敷料；含銀活性炭纖維敷料；活性炭纖維敷料；無菌敷貼。

實驗菌種：大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、白色念珠菌

實驗細胞：L-929 小鼠成纖維細胞

實驗試劑：營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基,北京奧博星生物科技有限責任公司；DMEM培養(yǎng)基,以色列BI公司；胎牛血清,以色列BI公司；

實驗儀器： DH-420型電熱恒溫培養(yǎng)箱,北京科偉永興儀器有限公司；CO2培養(yǎng)箱,上海一恒科學儀器有限公司；倒置相差顯微鏡,廈門麥克奧迪實業(yè)有限公司；全自動酶標儀,Thermo FC。

1.2 實驗方法

1.2.1 活性炭纖維抗菌敷料的制備方法

以普通粘膠基炭纖維為基材,經(jīng)過預處理過程,提高纖維的力學性能和穩(wěn)定性,然后經(jīng)高溫炭化處理,提高其孔隙率,再經(jīng)CO2進行活化,得到具有理想微孔結(jié)構(gòu)和強大比表面積的活性炭纖維。然后將得到的活性炭纖維浸漬于Zn（NO3）2溶液中,經(jīng)過高溫反應處理,得到負載氧化鋅的活性炭纖維,然后與防粘PE膜、背襯和離型紙進行復合、裁剪,即可制得新型活性炭纖維抗菌敷料［6-7］。

表1 細胞毒性級別Table 1 The level of vitro cytotoxicity

表2 幾種敷料的吸液量比較Table2 Moisture absorption capacity of these dressings

表3 幾種敷料的抑菌率Table3 The inhibition rate of these dressings

表4 幾種敷料的體外細胞毒比較Table5 The vitro cytotoxicity of these dressings

1.2.2 吸液量實驗［8］

按照YY/T 0471-2004進行吸液量測定實驗,稱取氯化鈉8. 298g和二水氯化鈣0.368g置于容量瓶中,先用少量去離子水溶解,然后定容至1L,配制成試驗液A。將各敷料分別裁成5 cm×5 cm大小,分別稱量其質(zhì)量,記為m1。將敷料分別置于已標號的直徑為（90 ±5）mm的培養(yǎng)皿中,稱取預熱至（37±1）℃、質(zhì)量為被測敷料樣品40倍的實驗液A分別置于對應的培養(yǎng)皿中,在（37±1）℃下維持30min后,用鑷子夾住敷料樣品的一端或一角在空中懸垂30 s,分別稱量敷料樣品的質(zhì)量,記為m2。計算單位面積敷料的吸液量,見公式1。重復上述實驗3次,求其平均值。

1.2.3 抑菌率實驗［9］

Z將各敷料樣品分別剪成1.0cm×1.0cm 大小,稱取0.75g 分裝包好。稱取磷酸氫二鈉2.83g、磷酸二氫鉀1.36g,加入燒瓶中,添加蒸餾水定容至1000 mL,制成PBS 緩沖液1000 mL。將裁剪好的敷料樣品放入250mL三角燒瓶中,分別加入已滅菌的70 mL PBS緩沖液和5 mL菌懸液,使菌懸液的最終濃度為1×104cfu/mL～9 ×104cfu/mL。然后用硬皮紙將三角燒瓶封口,固定于振蕩搖床上,以300 r/min振蕩1h。取0.5 mL振搖后的樣液,或用PBS做適當稀釋后的樣液,以瓊脂傾注法接種平皿,放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)16～24 小時,進行菌落計數(shù)。同時設陰性對照組和陽性對照組,陰性對照組的樣品與樣品組同樣大小但不含抗菌成分,其他操作程序均與樣品組相同,陽性對照組分別取5mL菌懸液和70mL PBS加人250mL三角燒瓶中,混勻,分別于0時間和振蕩1h后,各取0.5mL菌懸液與PBS的混合液做適當稀釋,然后培養(yǎng)16～24 小時,進行菌落計數(shù)。

1.2.4 細胞毒實驗［10］

供試液制備：無菌狀態(tài)下的敷料供試樣品,按0.2 g/mL的浸提比例加入含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液,密封瓶口,置37℃ 溫度條件下浸提24 h。細胞懸液制備：取對數(shù)生長期的細胞消化并加入細胞培養(yǎng)液,調(diào)節(jié)細胞密度1 ×104個/mL。將配制好的細胞懸液接種96孔培養(yǎng)板,設陰性對照、陽性對照和供試品組,每組各設6孔,每孔接種100 L細胞懸液。置5%CO2培養(yǎng)箱37℃培養(yǎng)24h后,棄去原培養(yǎng)液。陰性對照組加入新鮮細胞培養(yǎng)液,陽性對照組加入5%DMSO溶液,供試品組加入試驗樣品浸提液,每孔100 L,繼續(xù)培養(yǎng)48 h。然后每孔加入20 L質(zhì)量濃度為5 g/L的MTT溶液,繼續(xù)培養(yǎng)4 h后棄去孔內(nèi)液體,加入150 L DMSO溶液,置振蕩器上振蕩10 min,在酶標儀450 nm波長下測定吸光度,按公式（2）計算相對增殖率（RGR）：

式中：RGR—相對增殖率,%；A—供試品組吸光度；A0—陰性對照組吸光度

根據(jù)表1分級標準判定細胞毒性級別（陽性對照組至少為3級反應）

2 實驗結(jié)果

2.2.1 吸液量

按照1.2.2的方法對幾種敷料進行吸液量測試,結(jié)果見表2。

由表2可以看出,經(jīng)過特殊處理工藝制備的活性炭纖維抗菌敷料,比另外三種敷料具有更強的吸液能力,能用于滲出液較多的傷口,創(chuàng)造有利于傷口愈合的微濕潤環(huán)境,促進傷口快速愈合［11］。

2.2.2 抑菌率

按照1.2.3的方法對幾種敷料進行抑菌率測試,結(jié)果見表3。

由表3可以看出,含銀活性炭纖維敷料的抗菌性最強,自制的活性炭纖維抗菌敷料的抗菌性次之,原因可能是由于,銀離子的穿透能力比鋅離子強,更易與微生物接觸,進而抑制其生長。

2.2.3 細胞毒

按照1.2.4的方法對幾種敷料進行細胞毒測試,結(jié)果見表4。

由表4可以看出,自制活性炭纖維抗菌敷料具有較高的生物安全性,與含銀活性炭纖維敷料相比,雖然其具有較強的抗菌性,但是體外細胞毒性較大,使用過程中存在一定的風險性。

3 討論

銀離子具有較強的抗菌能力,具有廣譜的抗菌活性,目前市場上很多銀離子抗菌敷料。但是銀離子具有強的滲透性,能滲透到皮下組織,流入人體血液系統(tǒng),會產(chǎn)生一定的毒性。與其相比,自制的活性炭纖維抗菌敷料,以鋅離子作為抗菌活性物質(zhì),不僅具有較強的抗菌性,而且具有較好的生物安全性,并且能吸收傷口滲出液,維持傷口濕潤愈合環(huán)境,促進傷口快速愈合。

4 結(jié)論

自制的活性炭纖維抗菌敷料,具有較強的吸液能力,同時有效地解決了傳統(tǒng)敷料抗感染能力差、粘連傷口造成二次損傷、屏蔽效果差等缺陷,是取代目前市場上常用敷料的最佳新型敷料產(chǎn)品。另外,本產(chǎn)品具有良好的組織相容性和生物安全性、保護創(chuàng)面使其免受微生物的感染,符合醫(yī)療衛(wèi)生要求,具有較高的創(chuàng)新性和較好的應用價值。

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［9］GB 15979-2002 一次性使用衛(wèi)生用品標準.

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Preparation and Properties of Antimicrobial Activated-carbon Fiber Dressings

ZhANG Yan-qi，ZhOU Xin-qin，CAO Jing-jing，LIU Yao，ZHU Tian-gang
（ Nanyang Huibo biological technology co.， LTD， Nanyang Henan， 473000， China ）

Antibacterial activated-carbon fiber with homemade dressings， sliver-loaded activated-carbon fiber dressings， activated-carbon fiber dressings and ordinary sterile dressings applicator as raw materials， which were measured liquid absorption， inhibition rate and vitro cytotoxicity. The results show that compared with the other three dressings， antibacterial activated-carbon fiber with homemade dressing has strong liquid absorption capacity and antibacterial effects， but also has high biological safety， compliance with health requirements， is an ideal new functional wounds dressing.

Actived-carbon fiber；Zinc oxide； iquid absorption； antibacterial effects； vitro cytotoxicity

R19

A

1674-2060（2016）03-0209-02