水凝膠傷口敷料的制備及性能研究

吳帥 吳俊鳳 鄺榮康 蒲祖楊 劉錦明

摘?要：通過化學交聯(lián)方法制備出水凝膠傷口敷料，分別測定其細胞毒性、抗菌性和創(chuàng)面愈合并進行對比研究。結(jié)果表明：所制備的水凝膠傷口敷料具有抗菌性，并且隨著十一碳烯酰胺丙基甜菜堿含量的增加其抗菌性能隨之增加;具有良好的生物相容性，通過動物創(chuàng)傷模型試驗證明水凝膠傷口敷料具有較好的創(chuàng)面促愈性能。

關(guān)鍵詞：水凝膠;抗菌;促愈合

傷口的愈合是一個復雜的生理過程，其中包括止血期、炎癥期、修復期和成熟期，小傷口可以進行自行愈合，但較大傷口需要傷口敷料進行輔助治療，傷口敷料具有促進創(chuàng)面愈合和保護創(chuàng)面不收感染的特點，廣泛應(yīng)用于臨床領(lǐng)域[1]。傷口敷料是一類用于創(chuàng)傷、燒傷、潰瘍等傷口覆蓋的醫(yī)用材料，其主要作用是吸收滲出液防止?jié)B液感染周圍正常皮膚及保護傷口免受細菌及塵粒等外源污染，醫(yī)用敷料的臨床需求巨大。隨著人民生活質(zhì)量不斷增長以及老年化的加快，醫(yī)用敷料的需求量也在逐年增加，尤其對高性能功能性傷口敷料提出了更高的要求。近年來，從全球發(fā)展趨勢看，人們對多功能、新材質(zhì)、高附加值醫(yī)用敷料的需求越來越迫切，醫(yī)用敷料每年都保持20%以上的速度增長;從國內(nèi)發(fā)展趨勢看，目前，臨床對新型多功能醫(yī)用敷料有較大需求[2]。

水凝膠敷料作為一種新型生物醫(yī)用敷料，因其具有可調(diào)控性、含水量高且與細胞外基質(zhì)相似結(jié)構(gòu)等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用[3]。在水凝膠傷口敷料體系中，一般以卡波姆是主要凝膠基材[4]，聚乙烯醇凝膠黏彈性好，可改善凝膠的外觀和膚感，甘油具有保濕性，加入適量甘油使凝膠更有光澤。海藻酸鈉是一種天然高分子多糖，有高物理保濕作用，為傷口提供濕性愈合環(huán)境[56]，不被人體降解吸收[78]。十一碳烯酰胺丙基甜菜堿通過有效降低液體表面張力，減少微生物負荷和微生物定植，阻止細菌生物膜形成，控制感染[9];本研究通過制備具有抗菌性的水凝膠傷口敷料研究其對于創(chuàng)面愈合的作用。

1?材料與方法

1.1?實驗材料

試劑：聚乙烯醇，卡波姆，十一碳烯酰胺丙基甜菜堿，氫氧化鈉，海藻酸鈉，甘油。

細胞：L929小鼠成纖維細胞，廣州吉妮歐生物科技有限公司。

菌種：SA（金黃色葡萄球菌，ATCC6538），廣東環(huán)凱微生物有限公司。

動物：清潔級SD大鼠，6周齡，雄性，（180±20）g，廣東省動物中心提供。

儀器：SIEMENS冰箱;電熱恒溫培養(yǎng)箱;新穎立式恒溫振蕩器;立式壓力蒸汽滅菌器;生物安全柜;單人凈化工作臺;CO2培養(yǎng)箱;熒光倒置顯微鏡;酶標分析儀;皮膚活檢器。

1.2?實驗方法

1.2.1?水凝膠傷口敷料制備

（1）溶脹：稱取一定量的卡波姆撒在水面上靜置12h，使卡波姆完全溶脹;

（2）溶解：稱取一定量的聚乙烯醇和水相混合，加熱攪拌至90℃，保溫20分鐘，使聚乙烯醇完全溶解;

（3）分散溶解：稱取一定量的十一碳烯酰胺丙基甜菜堿和海藻酸鈉，加入甘油，攪拌至分散均勻，加入一定量的水，繼續(xù)攪拌至完全溶解;

（4）混合：將（1）（2）和（3）混合，攪拌至均勻;

（5）調(diào)pH：配制氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至5.5～7.5。

1.2.2?細胞毒性試驗

按GB/T?16886.52017醫(yī)療器械生物學評價第五部分：體外細胞毒性試驗浸提液試驗進行。

細胞株：小鼠成纖維細胞L929

試驗組：水凝膠傷口敷料

陰性對照組：高密度聚乙烯顆粒按0.2g/mL的比例加入MEM完全培養(yǎng)液

陽性對照組：含0.5%苯酚的MEM完全培養(yǎng)液

空白對照組：MEM完全培養(yǎng)液

浸提介質(zhì)：MEM完全培養(yǎng)液（即含10%FBS、100U/mL青霉素、100μg/mL鏈霉素）

取水凝膠傷口敷料1g，按0.1g/ml比例進行浸提，浸提介質(zhì)為含血清培養(yǎng)基，將供試品和對照品在60r/min震蕩條件下37℃±1℃浸提24±2h，取浸提液過濾并進行試驗。

將培養(yǎng)48h～72h生長旺盛的細胞消化制備成密度為15×105個/ml的細胞懸液，接種于6孔板，每皿2ml，置于5%CO2培養(yǎng)箱37℃培養(yǎng)至近匯合單層細胞形成。棄掉原培養(yǎng)液，分別加入陰性對照液、陽性對照液、供試品液各3皿，置于5%CO2培養(yǎng)箱37℃培養(yǎng)48h，顯微鏡觀察細胞狀態(tài)。

1.2.3?抗菌試驗

將白平紋布片放在含肥皂的水中煮沸30min，自來水洗凈，再用蒸餾水煮沸10min，用蒸餾水漂洗至pH呈中性，晾干，裁剪成10mm×10mm布塊，使用前高溫滅菌備用。

取金色葡萄球菌24h新鮮斜面培養(yǎng)物用PBS洗下，稀釋成5.0×106CFU/mL～5.0×107CFU/mL菌懸液備用。取10μL菌懸液滴染于白平紋布塊上，36℃±1℃烘干備用。按5g/片的量稱取樣品于無菌平皿內(nèi)，置20℃±1℃水浴5min，用無菌鑷子取染菌布塊，使布塊完全浸沒于樣品中，立即計時，待染菌載體與水凝膠傷口敷料樣品相互作用6小時，分別取出染菌布塊放入5.0mL?PBS試管中，混勻，振蕩，將試驗菌洗下，分別吸取1.0mL樣液，按活菌培養(yǎng)計數(shù)方法測定存活菌數(shù)，每管樣液接種2個平皿。取同批次PBS作陰性對照。所有試驗樣本和對照樣本均在36℃±1℃培養(yǎng)24h觀察結(jié)果。試驗設(shè)置兩個平行樣，計算抑菌率。

1.2.4?創(chuàng)面愈合試驗

大鼠注射麻醉，背部剪毛，75%酒精擦拭消毒皮膚，以直徑1cm的皮膚活檢器在鼠背部正中距離耳后正中線4cm處形成一個1cm×1cm的圓形傷口，切除范圍深達筋膜，按以下方法處理傷口。

觀察第0D、2D、4D、6D、8D觀察傷口，每次需清理傷口、拍照并重新?lián)Q藥包扎。Imagel軟件測量傷口面積，計算傷口愈合率。

2?結(jié)果

2.1?細胞毒性

按照1.2.2的方法對不同含量的水凝膠傷口敷料進行體外細胞毒性測試，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，三組水凝膠傷口敷料試驗組均不超過20%的細胞呈圓縮、疏松貼壁、無胞漿內(nèi)顆?；蝻@示形態(tài)學方面的改變，偶見細胞溶解，僅觀察到輕微的細胞生長抑制現(xiàn)象，屬于1級細胞毒性，與陰性對照組相當，符合創(chuàng)面敷料細胞毒性要求。

2.2?抗菌性

按照1.2.3的方法對不同含量的水凝膠傷口敷料進行抗菌測試，結(jié)果見圖2和表1。

由圖2和表2可以看出，不同含量的水凝膠傷口敷料對金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為47.9%、79.9%和88.5%，均具有抗菌性。說明水凝膠傷口敷料的抗菌性不完全來自十一碳烯酰胺丙基甜菜堿，不添十一碳烯酰胺丙基甜菜堿的水凝膠傷口敷料也表現(xiàn)出一定的抗菌性能，這可能是聚乙烯醇的表面活性造成的結(jié)果。此外，隨著十一碳烯酰胺丙基甜菜堿添加量的增加，水凝膠傷口敷料的抗菌性能增加。

2.3?創(chuàng)面愈合

按照1.2.4的方法對水凝膠傷口敷料進行SD大鼠創(chuàng)傷促愈合驗證，結(jié)果見圖3和表3。

由表3和圖3結(jié)果可知，試驗組第八天大鼠傷口平均愈合率為94.90%，高于陰性對照組66.68%，說明水凝膠傷口敷料具有促進傷口愈合的作用，且促愈合效果優(yōu)于馬應(yīng)龍產(chǎn)品和卡波姆凝膠產(chǎn)品。

3?討論

水凝膠傷口敷料在創(chuàng)面護理中使用比較廣泛，但其在抑菌性方面無法滿足臨床需要，含十一碳烯酰胺丙基甜菜堿水凝膠傷口敷料不僅具有促創(chuàng)面愈合性還具有優(yōu)良的抗菌性。從體外細胞毒性結(jié)果可以看出，不同十一碳烯酰胺丙基甜菜堿含量的水凝膠傷口敷料屬于1級細胞毒性，符合創(chuàng)面敷料細胞毒性要求。通過對比不同十一碳烯酰胺丙基甜菜堿含量的水凝膠傷口敷料抗菌率的結(jié)果，可以看出，隨著十一碳烯酰胺丙基甜菜堿添加量的增加，水凝膠傷口敷料的抗菌性能增加。最后通過SD大鼠創(chuàng)面愈合試驗結(jié)果可以看出，說明水凝膠傷口敷料具有促進傷口愈合的作用，且促愈合效果優(yōu)于競品馬應(yīng)龍產(chǎn)品和卡波姆凝膠產(chǎn)品。

4?結(jié)論

所制備的水凝膠傷口敷料具有抗菌性，并且隨著十一碳烯酰胺丙基甜菜堿含量的增加其抗菌性能隨之增加;具有良好的生物相容性，通過動物創(chuàng)傷模型試驗證明水凝膠傷口敷料具有較好的創(chuàng)面促愈性能，表明水凝膠傷口敷料將是較為理想的新型敷料產(chǎn)品。

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作者簡介：吳帥（1988—?），男，漢族，江西人，碩士，中級工程師，研究方向：生物材料、創(chuàng)面修復材料。