醫(yī)學(xué)護(hù)理用可降解水凝膠傷口敷料的制備及應(yīng)用

馬瑩瑩

(中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì) 第九八〇醫(yī)院，河北 石家莊 050000)

從結(jié)構(gòu)屬性來(lái)看，水凝膠是一種三維網(wǎng)狀聚合物材料，在水分的影響下，該材料能夠溶脹處理大量的生物液體，保護(hù)聚合物鏈交聯(lián)內(nèi)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為水凝膠處理的物體提供一個(gè)彈力作用。水凝膠內(nèi)的聚合物側(cè)鏈骨架上連接了多種親水基團(tuán)，能夠維持水凝膠的保水性能。隨著制備工藝不斷發(fā)展，研制得到了可降解類型的水凝膠，并將其運(yùn)用到了傷口輔料當(dāng)中。在處理傷口愈合過(guò)程中，水凝膠可吸附創(chuàng)面滲出物，幫助傷口上皮結(jié)構(gòu)加速愈合，同時(shí)降低傷口的表面溫度，控制傷口產(chǎn)生的收縮過(guò)程，并保持創(chuàng)面處于濕潤(rùn)的環(huán)境，加速創(chuàng)口表皮的膠原合成。制備醫(yī)學(xué)護(hù)理用可降解水凝膠傷口敷料成為了主要技術(shù)研究問(wèn)題。根據(jù)抗菌機(jī)理，多數(shù)制備醫(yī)學(xué)護(hù)理用的可降解水凝膠傷口敷料作為預(yù)載引入，并在常規(guī)聚氨酯材料作為基底材料，通過(guò)酰胺反應(yīng)控制膠體表面產(chǎn)生相容性。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在制備傷口敷料過(guò)程中，調(diào)節(jié)原材料以不同的投料比，得到的傷口敷料有著不同的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。為此，研究醫(yī)學(xué)護(hù)理用可降解水凝膠傷口敷料制備過(guò)程，并開(kāi)展應(yīng)用分析。

1 材料與方法

1.1 準(zhǔn)備水凝膠制備材料及儀器

根據(jù)水凝膠的交聯(lián)機(jī)制，利用水凝膠內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)表征，準(zhǔn)備的制備材料如表1所示。

表1 制備材料及規(guī)格Tab.1 Preparation materials and specifications

在表1中的制備材料及規(guī)格條件下，對(duì)應(yīng)準(zhǔn)備制備水凝膠所需的設(shè)備以及對(duì)應(yīng)的型號(hào)，具體如表2所示。

表2 制備儀器設(shè)備及型號(hào)Tab.2 Preparation equipment and type

整理上述準(zhǔn)備的制備材料以及制備儀器，按照水凝膠的機(jī)理作用，設(shè)置水凝膠制備方法。

1.2 設(shè)置制備方法

按照可降解的性能，在設(shè)置水凝膠制備方法前，改進(jìn)制備NSC以及OHA過(guò)程，將含有少許的SA分散在CS介質(zhì)內(nèi)，并控制—NH與CS保持1∶1的比例，將其放置在培養(yǎng)皿中，保持60 ℃的溫度并攪拌90 min，離心處理后將沉淀分散在液體中，并加入質(zhì)量濃度為150 mg/mL的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶劑為堿性環(huán)境，待液體呈黃色后，使用丙酮重復(fù)洗滌離心處理產(chǎn)生的沉淀，真空干燥處理并溶解至蒸餾水中，放置-20 ℃的環(huán)境內(nèi)，凍干處理形成固體，留以待用。稱取3 g的HA放置反應(yīng)器皿中，準(zhǔn)備300 mL的去離子水，待物質(zhì)完全溶解后，放置1.0 g高碘酸鈉，并用乙二醇不斷淬滅反應(yīng)物質(zhì)；待反應(yīng)完全后，將含有反應(yīng)物質(zhì)的溶液轉(zhuǎn)入透析袋中，并用去離子水透析處理3 d，將析出的OHA留以待用。將上述制備的NSC、OHA溶解在磷酸鹽緩沖液中，并將氯化鈣溶于水，制備得到質(zhì)量濃度為120 mg/mL的氯化鈣水溶液，分別將NSC與OHA放置在2組氯化鈣溶液中，標(biāo)記溶液為PEG1溶液以及PEG2溶液。將2種溶液的混合液封口處理后，放置高壓滅菌箱內(nèi)，調(diào)整滅菌器的運(yùn)行溫度為120 ℃，加熱持續(xù)90 min后，控制組分呈溶液狀態(tài)，待均勻攪拌處理后，放置旋轉(zhuǎn)流變儀內(nèi)運(yùn)行10 min。使用熒光倒置顯微鏡觀察溶液內(nèi)存在的氣泡，待溶液體系內(nèi)的氣泡消失后，使用二氧化碳恒溫培養(yǎng)箱輻照2種溶液，調(diào)用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的掃描電子顯微鏡，獲取水凝膠結(jié)構(gòu)的SEM圖像，結(jié)果如圖1所示。

圖1 水凝膠結(jié)構(gòu)的SEM圖像Fig.1 SEM Image of hydrogel structure

由圖1可知，將制備得到的均勻的水凝膠結(jié)構(gòu)，使用涂布機(jī)將水凝膠溶液涂布至PE膜上，另外一側(cè)放置含有浪紋的醫(yī)用聚氨酯半透膜，控制溶液的涂布厚度為2.5 mm，控制該涂抹構(gòu)件自然冷卻成型，并剪裁處理為相同規(guī)格大小的矩形試件，采用封口機(jī)封口處理后，放置核磁共振波譜儀中輻照25 kGy，制備得到水凝敷料樣品。

2 表征傷口敷料特性

2.1 可溶解水凝膠溶脹度

稱取上述制備的傷口敷料樣本并放置在PBS緩沖液中，隨后放置在GX-2030類型的高溫循環(huán)器中。在20、25、30、35、40、55、60和65 ℃的恒溫環(huán)境下腫脹處理12 h，待傷口敷料達(dá)到溶脹平衡后，吸附表面存在的多余水分，并稱取傷口敷料的質(zhì)量，計(jì)算傷口敷料的溶脹率結(jié)果，數(shù)值關(guān)系可表示為：

(1)

式中：為傷口敷料的溶脹率；為傷口敷料樣品在對(duì)應(yīng)溫度條件下產(chǎn)生的溶脹平衡質(zhì)量；為傷口敷料的原始質(zhì)量。對(duì)應(yīng)整理不同溫度環(huán)境下傷口敷料產(chǎn)生的溶脹率，結(jié)果如表3所示。

表3 傷口敷料溶脹率結(jié)果Tab.3 Swelling rate of wound dressings

由表3可以得知，制備的水凝膠傷口敷料具有較強(qiáng)的親水性。隨著環(huán)境溫度不斷上升，傷口敷料的溶脹率不斷增加，表明制備的水凝膠具有較強(qiáng)的吸附性，能夠滿足正常的傷口處理需求。

2.2 可溶解水凝膠可降解性

制備的水凝膠傷口敷料內(nèi)存在結(jié)構(gòu)支撐的薄膜結(jié)構(gòu)，在表征其可降解性時(shí)，采用掃描電鏡獲取水凝膠敷料薄膜圖像，設(shè)置掃描電鏡的圖像掃描參數(shù)為20 μm，單位成像的規(guī)格為4.85 mm，獲取得到的水凝膠敷料未降解的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 未降解處理的敷料結(jié)構(gòu)Fig.2 Undegraded dressing structure

由圖2可知，敷料內(nèi)的薄膜結(jié)構(gòu)光滑且密實(shí)，表面存在少量的顆粒結(jié)構(gòu)。取少量土壤結(jié)構(gòu)，并將傷口敷料放置土壤結(jié)構(gòu)內(nèi)，降解處理30 d后，按照上述規(guī)格的掃描電鏡獲取敷料結(jié)構(gòu)的掃描圖，結(jié)果如圖3所示。

圖3 降解處理后的敷料結(jié)構(gòu)Fig.3 Dressing structure after degradation treatment

由圖3可知，經(jīng)過(guò)30 d降解處理后，傷口敷料內(nèi)部結(jié)構(gòu)被土壤內(nèi)的微生物分解為凹凸不同的結(jié)構(gòu)，薄膜表面由光滑變?yōu)榇植?，且薄膜結(jié)構(gòu)內(nèi)存在大小不一的孔。土壤內(nèi)的微生物破壞了敷料膜的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了成分降解過(guò)程。根據(jù)表征處理得到的敷料特性可知，制備得到的水凝膠傷口敷料具有實(shí)際應(yīng)用性。

3 可降解水凝膠傷口敷料應(yīng)用

3.1 制備測(cè)試培養(yǎng)基

為測(cè)試制備的醫(yī)學(xué)護(hù)理用可降解水凝膠傷口敷料的應(yīng)用性，培養(yǎng)基選定營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，準(zhǔn)備5 g牛肉膏，并加入10 g的蛋白胨，攪拌均勻后放置5 g的氯化鈉，加入適量的蒸餾水，溶解為1 000 mL的溶液后，加入濃度為0.1 mol/L的過(guò)氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH值為弱酸性后，放置滅菌箱內(nèi)滅菌處理30 min。在配置培養(yǎng)基的緩沖劑時(shí)，將2.5 g的磷酸氫二鈉與1.3 g的磷酸二氫鉀加入500 mL的蒸餾水中，待充分溶解后，使用鹽酸將該混合溶液的pH值調(diào)節(jié)到7.4左右；待滅菌處理完畢后，將該溶液與上述配置的培養(yǎng)基融合，并在培養(yǎng)基的斜面上接種環(huán)細(xì)菌，將含有環(huán)細(xì)菌的培養(yǎng)基放置在恒溫的生物培養(yǎng)柜內(nèi)，保持倒置狀態(tài)培養(yǎng)24 h，并選定菌落生長(zhǎng)良好的菌落，將其移植到培養(yǎng)基中。將未移植菌落的培養(yǎng)基放置紫外燈環(huán)境內(nèi)輻照滅菌處理12 h，并密封至分裝袋中作為空白對(duì)照組。

鑒于敷料涂抹纖維材料性質(zhì)的差異，將培養(yǎng)基內(nèi)的菌落稀釋到10倍，按照實(shí)際的反應(yīng)時(shí)間，控制單位葡萄桿菌落在單位時(shí)間增長(zhǎng)數(shù)量為30 cfu，培養(yǎng)處理完畢后，采用涂布棒將菌液均勻涂抹在培養(yǎng)基器皿中，最終培養(yǎng)形成的菌落培養(yǎng)基如圖4所示。

將圖4內(nèi)制作形成的培養(yǎng)基作為可降解水凝膠傷口敷料的處理對(duì)象，根據(jù)周期范圍內(nèi)抑制得到的菌落數(shù)量，測(cè)定制備傷口敷料應(yīng)用過(guò)程產(chǎn)生的抑菌率。

圖4 制作形成的菌落培養(yǎng)基Fig.4 Colony-forming medium formed by making

3.2 測(cè)定抑菌率結(jié)果

按照上述制備得到的菌落培養(yǎng)基，定義水凝膠傷口敷料的抑菌率，數(shù)值關(guān)系可表示為：

(2)

式中：為計(jì)算得到的抑菌率；為植入培養(yǎng)基內(nèi)的菌落數(shù)量；為對(duì)照組內(nèi)的菌落數(shù)量。按照上述定義的數(shù)值關(guān)系，最終得到傷口敷料的細(xì)菌抑制結(jié)果，具體如圖5所示。

圖5 傷口敷料細(xì)菌抑制結(jié)果Fig.5 Bacterial inhibition results of wound dressing

由圖5傷口敷料的細(xì)菌抑制結(jié)果可知，在環(huán)細(xì)菌環(huán)境下，傷口敷料能夠有效抑制44%的細(xì)菌，傷口敷料的細(xì)菌抑制效果較佳。在葡萄桿菌細(xì)菌環(huán)境內(nèi)，制作的傷口敷料能夠有效抑制41%的細(xì)菌，傷口敷料的細(xì)菌抑制效果較好。由此可知，制造得到的傷口敷料具有較佳的細(xì)菌抑制效果，可應(yīng)用在傷口護(hù)理過(guò)程中。

3.3 組織膠原沉積

根據(jù)上述細(xì)菌抑制效果，采用MTT分析來(lái)評(píng)估制備的傷口敷料的應(yīng)用性。取少量EA.hy926內(nèi)皮細(xì)胞放置膜敷料上培養(yǎng)72 h，在無(wú)菌條件下，手動(dòng)在置模上劃出一個(gè)創(chuàng)口，在電子顯微鏡上觀察該創(chuàng)口上的組織膠原分布，結(jié)果如圖6所示。

圖6 傷口創(chuàng)口的膠原分布Fig.6 Collagen distribution in the wound

由圖6傷口創(chuàng)口的膠原分布可知，創(chuàng)口表面并未形成細(xì)菌毒性，傷口創(chuàng)口上并未產(chǎn)生膠原增殖。在該創(chuàng)口上放置制備的水凝膠傷口敷料后，觀察12 h，發(fā)現(xiàn)表皮結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生了部分組織膠原沉積；具體結(jié)果如圖7所示。

由圖7可以發(fā)現(xiàn)，隨著水凝膠傷口敷料細(xì)菌抑制效果的不斷加強(qiáng)，創(chuàng)口表皮對(duì)蛋白產(chǎn)生吸收作用，組織結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生纖連蛋白，促進(jìn)膠原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沉積，加速了止血與傷口愈合。待組織膠原進(jìn)一步活動(dòng)后，觀察傷口敷料應(yīng)用24 h后產(chǎn)生的膠原沉積情況，具體結(jié)果如圖8所示。

圖7 敷料處理12 h后的膠原沉積Fig.7 Collagen deposition after 12 h of dressing treatment

圖8 敷料處理24 h后組織膠原沉積Fig.8 Collagen deposition in tissues after 24 h of dressing treatment

由圖8發(fā)現(xiàn)，隨傷口敷料處理時(shí)間不斷增長(zhǎng)，活化后的組織膠原與敷料之間產(chǎn)生一種酚類物質(zhì)，該種物質(zhì)促進(jìn)組織膠原再生，活化傷口創(chuàng)口內(nèi)的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)膠原結(jié)構(gòu)的快速沉積。由此可知，所制備的可降解水凝膠傷口敷料能夠有效地抑制細(xì)菌再生，促進(jìn)傷口創(chuàng)面產(chǎn)生膠原沉積，加速傷口的愈合；這在醫(yī)學(xué)護(hù)理過(guò)程中具有極佳的臨床應(yīng)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

從醫(yī)學(xué)護(hù)理的角度來(lái)看，水凝膠傷口敷料具有較強(qiáng)的抗污、抗非特異性蛋白的性能，在實(shí)際制備處理過(guò)程中，通過(guò)控制不同的材料配比，制備不同處理強(qiáng)度的傷口敷料。通過(guò)模擬傷口環(huán)境，可知制備得到的傷口敷料能夠有效抑制細(xì)菌，加速傷口創(chuàng)面的愈合。在未來(lái)傷口敷料制備過(guò)程中，希望所研究的傷口敷料制備過(guò)程能夠?yàn)槠涮峁├碚撝С帧?/p>