海藻酸盐医用敷料的特点与应用,医学工程论文

海藻酸盐医用敷料的特点与应用,医学工程论文海藻酸盐〔alginate〕是1种天然多糖共聚物，主要来自褐藻，是由-D-甘露糖醛酸〔M〕和-L-古罗糖醛酸〔G〕残基通过1:4糖苷键构成的，M和G嵌段以聚合物序列〔MMM或GGG〕或者交织序列〔MGMG〕的形式在聚合物链中排列。自从1881年英国化学家Stanford发现海藻酸盐开场，海藻酸盐已被用于各种不同的产业，例如食品、织物印染、纸和药品等，以及很多其他的新的最终用处[1].海藻酸盐作为一种水溶性聚合物，是1种很好的胶凝材料，能锁住大量的水分。近期几年，海藻酸盐作为1种新材料已被广泛用于伤口护理产业，用于湿疗法产品的制造，例如，用于覆盖伤口的凝胶、海绵、纤维无纺布敷料，在纤维形式中，海藻酸盐纤维还能被加工成织物、无纺布、针织和各种复合材料来处理特定的伤口护理问题。在这些应用中，海藻酸盐材料既有吸收伤口液体的枯燥形式，也有向枯燥伤口提供水分的水合凝胶形式[2].研究表示清楚，当伤口处于湿润而非潮湿的环境时，上皮细胞从伤口边缘到受伤区域的迁移要快于伤口处于枯燥状态时的细胞迁移。当代湿疗法伤口敷料旨在创造1个湿润环境以促进最佳治疗。海藻酸盐在吸收伤口渗出液后，敷料中的钙离子与渗出液中的钠离子之间交换，可在伤口外表构成凝胶，凝胶保持了适当的湿润环境[3],防止伤口外表枯燥，减少移除时造成的不便，加强皮肤伤口的愈合率[4],钙离子还可作为止血剂。海藻酸盐作为1种天然聚合物，在自然界中是1种丰富的可再生资源，用于伤口外表和空腔是无毒的、安全的[2].因而，海藻酸盐在医用敷料方面的应用有广阔前景。1海藻酸盐医用敷料的特点海藻酸盐作为医用敷料，具有其独特的优点，主要表如今下面几方面[5-6]:〔1〕高吸湿性。海藻酸盐敷料能够吸收大量的伤口渗出物，延长更换时间，减少更换次数和护理时间，降低护理费用。海藻酸敷料能够有效保存伤口渗液，提供伤口快速愈合所需的湿润环境，可加快表皮细胞迁移速度[7],促进生长因子的释放，刺激细胞增殖，加强白细胞功能。〔2〕生物降解性和相容性。海藻酸盐是从海藻植物中提取的天然多糖，具有良好的生物相容性、可降解性，对环境友好。生物相容性还使得它对皮肤有自然的护肤美容的成效。〔3〕易揭除性。渗出液与海藻酸盐接触后，膨化而构成柔软的水凝胶。高M海藻酸盐能够用温热的盐水溶液淋洗来去除；高G海藻酸盐膨化较小，能够整片揭除，这对伤口新生的娇嫩组织有极大的保卫，能够避免换药时对伤口造成二次创伤。〔4〕凝胶阻塞性。海藻酸盐敷料与渗出液接触后会大大膨化，大量的渗出液保持在凝胶构造的纤维中。单纤维膨化会减小纤维间的细孔构造，流体的分布被停止。因而使海藻酸盐绷带具有凝胶阻塞的特性，使伤口渗出物分布及对健康组织的浸渍作用大大减小，并有效隔绝了外界细菌的侵入，防止创面感染。〔5〕高透氧性。海藻酸盐纤维吸湿后构成亲水性凝胶，与亲水基团结合的自由水成为氧气传递的通道，氧气经吸附、扩散、解吸经过，从外界环境进入伤口组织内；另外纤维内的高G段作为纤维的大分子骨架连接点，成为水凝胶的相对硬性部分，成为氧气通过的微孔，避免了伤口的缺氧环境，提高了伤口治愈环境的质量。〔6〕金属离子吸附性。由于海藻酸钠在水溶液中存在着-COO-,-OH基团，能与多价金属离子构成配位化合物，因而，在制备海藻纤维的纺丝经过中改变凝固浴中金属离子的种类就能够使G构造螯合多价金属离子，构成稳定的络合物，并且使海藻纤维具有大量的金属离子构成导电链制成多离子电磁屏蔽织物。因而由其制成的织物中的大量金属阳离子有杀菌、除臭、永久性的抗菌止痒等保健作用，对皮肤无刺激，能促进人体表皮微循环，还具有防静电、防部分X射线及紫外线等功能。2海藻酸盐医用敷料的应用2.1海绵形式海藻酸盐海绵的制备一般是使用冷冻枯燥的方式方法，制成的海绵具有多孔的构造，可大量吸收创面渗出液，使伤口处于湿润的环境。Seo等[3]制备了含有AgNPs的复合海藻酸盐海绵，结果表示清楚：海绵中的AgNPs能明显地抑制金黄色葡萄球菌和肺炎杆菌，而且海绵的膨胀与其对微生物的捕获有助于微生物与AgNPs的接触，为其提供了协同的杀菌作用。尽管海藻酸盐海绵有良好的细胞相容性，但是AgNPs的参加，对人类成纤维细胞有细胞毒性效应，从巨噬细胞中释放的促炎性细胞因子显着减少。研究表示清楚，促炎性细胞因子水平降低，是由于海藻酸盐对细胞因子具有结合力，以及AgNPs诱导炎症细胞凋亡。在纳米银为基础的伤口敷料中，AgNPs和聚合物基质调节抗菌和抗炎活动协同效应是非常重要的。海藻酸盐是制备含有AgNPs复合材料的潜在材料，可在稳定AgNPs、捕获细菌和结合炎性细胞因子方面起到积极作用。Chiaoprakobkij等[4]将细菌纤维素和海藻酸钠混合制成了1种新型的生物相容的多孔海绵。细菌纤维素〔bacterialcellulose,BC〕是由木醋杆菌合成的，其具有良好的生物相容性，无毒性，高的机械强度，高的溶胀性以及对PH变化的高的稳定性。相比胶原和明胶，BC不含动物来源的成分，而且不会引起过敏反响。FTIR分析表示清楚，细菌纤维素和海藻酸盐之间存在分子间互相作用。含有30%海藻酸盐的复合海绵有良好的生物相容性和高的机械强度、水吸收性以及构造稳定性。该海绵能够支持人角质构成细胞和牙龈成纤维细胞的增殖。该海绵可作为天天更换的临时敷料，其拥有由表层和类似海绵的多孔层组成的不对称构造，密实的外层有助于避免细菌侵染和伤口脱水。海绵的孔径范围为100~500m,具有良好的撕裂强度，所以该海绵可用于在口腔中覆盖外科伤口。张传杰等[8]以海藻酸钠为原料，氯化钙/甘油/酒精溶液为凝固浴，采用冷冻枯燥技术制备的海藻酸钙海绵，具有光滑平整和无裂缝的外表，而且色泽洁白，弹性和柔韧性好。海藻酸钙海绵的外表和内部具有均匀、连通的孔隙构造，孔径大小为100~500m,孔隙率为84.37%,透气率为44.75%,对伤口渗出液的吸液量和保液量分别为30.48g/g和5.13g/g,能够快速吸收大量的伤口渗出液，保持创面枯燥，同时能够提供创面潮湿的愈合环境，有利于加速伤口的愈合。海藻酸钙海绵的拉伸强度为0.21MPa,初始模量为7.72N/mm,力学性能较海藻酸钙无纺布医用敷料优异，厚度、表观密度等物理性能与海藻酸钙无纺布医用敷料接近。海藻酸钙海绵敷料的各项性能均优于或接近海藻酸钙无纺布医用敷料，可代替其用于治疗手术伤口、烧烫伤创面等各种类型的皮肤创伤，具有很好的应用前景。樊李红等[9]通过聚乙烯醇，海藻酸钠与甲醛的缩醛化反响成功地制备了海藻酸钠/聚乙烯醇复合海绵材料。当海藻酸钠的含量为30%时，复合海绵的力学性能到达最优值，即拉伸强度为0.24MPa,断裂伸长率为428.04%.海藻酸钠的含量到达20%时，海绵的吸水率到达最优值2559.27%.通过引入抗菌剂纳米银制备了抗菌海绵，纳米银含量越多，海绵的抑菌效果越好，抗菌海绵对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有良好的抑菌效果。海藻酸海绵还可负载药物，作为缓释材料，用于不同伤口的处理。Hrynyk等[10]将载有胰岛素的聚乳酸-羟基乙酸共聚物〔poly〔D,L-lactic-co-glycolicacid〕，PL-GA〕微粒混合到海藻酸盐、聚乙二醇〔PEG〕海绵敷料中，结果表示清楚：2%海藻酸盐和1%PEG组成的海绵敷料具有良好的柔韧性和水的操纵性，成功得到能持续释放胰岛素达21d的海绵敷料，并且所释放的胰岛素的生物活性可维持至少10d.敷料中PEG的浓度影响胰岛素的释放和水的吸收与转移。该敷料能够长时间以持续可控的方式释放有生物活性的胰岛素，该敷料有可能被用于烧伤伤口和其他受损治疗伤口的治疗。Dai等[11]成功获得了含有壳聚糖和海藻酸钠的可生物降解的海绵，姜黄素作为1种多功能药物被参加到海绵中以避免伤口感染。姜黄素是姜黄的橘黄色成分，经常在咖喱粉中发现的1种香料。姜黄素已经被证实有多种活性，包括抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化、化疗增敏、放射致敏和伤口治疗活性。不同混合比例的海绵，其吸水性范围为1000%~4300%,姜黄素药物释放的结果表示清楚，当壳聚糖和海藻酸盐的比例为1∶1时，缓释行为可到达20d,该比例的海绵可作为良好的缓释药物载体，由于快速的伤口收缩，含有或不含姜黄素的该比例的海绵比纱布显示了较好的伤口治疗效果。相比不含姜黄素的海绵，含有姜黄素的1∶1的海绵处理的伤口有更多的和更好排列的胶原，讲明姜黄素对伤口治疗有某些促进作用。2.2水凝胶形式水凝胶是1种能显着地溶胀于水但不溶解于水的胶态物质，具有良好的吸水性〔吸水量从本身干重的10%到几千倍不等〕，可吸收并防止组织液的大量流失，保持创面湿润环境。除此之外，水凝胶还具备下面优点[12-13]:〔1〕良好的生物相容性，快速止血缓解疼痛；〔2〕透过氧气，且外观透明易于观察创面修复情况；〔3〕物理特性与软组织类似，与创口贴合严密隔绝细菌，不会黏连伤口，换药时不会对伤口造成二次伤害；〔4〕可负载及缓释多种抗菌药物。根据组织的水合状态，水凝胶能够吸收或提供水分给伤口环境。水凝胶无残留，可塑以及改善伤口的上皮构成[14].Murakami等[15]将海藻酸钠、甲壳质、壳聚糖和岩藻多糖按质量比60∶20∶2∶4混合，制成了1种复合水凝胶膜ACF-HS.作为修复愈合损伤伤口的敷料，ACF-HS有很多优点，例如吸收渗出液，固定并激活渗出液中的生长因子，无细胞毒性，以及易使用和移除等。实验证明，ACF-HS能够逐步吸收Dulbecco最小必须培养基〔DMEM〕,而不会被浸渍，并在18h内达到平衡。所以，ACF-HS能够有效地与小鼠伤口互相作用以及保卫伤口，为其提供良好的附着和湿润的愈合环境。在细胞毒性实验中，ACF-HS对人类皮肤成纤维细胞和皮肤微