用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵及其制备方法与流程

文档序号:11240368
本发明涉及医疗器材
技术领域
,具体地指一种用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵及其制备方法。
背景技术
:负压封闭引流技术,是一种创面治疗方式;它将医用海绵覆盖于创面,并用半透膜进行封闭,连接负压动力源,使局部处于负压环境,将创面坏死组织及渗液通过引流管排出体外,为创面修复和后期创造良好生长环境。目前,医用海绵主要分以下两种:聚乙烯醇海绵和聚氨酯海绵。聚乙烯醇海绵具有良好的生物相容性和亲水能力,对人体无毒、对皮肤无刺激性;聚氨酯海绵则具有疏水性,临床应用中仅能配合亲肤的隔离垫来使用。通过临床调查反馈:聚乙烯醇海绵在抽吸3~7天后,均发生海绵变干的情况,因此对聚乙烯醇海绵进行抑菌、快吸水及保湿方面改性,至关重要。碳材料是目前生物相容性最好的材料之一。石墨烯是碳材料中活性较强的材料,为了充分发挥其优良性质,改善其分散性和溶解性,须对氧化石墨烯功能化,近年来,人们在氧化石墨烯的制备方面已取得了积极的进展,发展了热膨胀法,电化学法、超声剥离法、化学氧化法等多种制备方法,随着氧化石墨烯制备技术的不断完善,对于石墨烯的应用提供了原料基础。但对于氧化石墨烯的应用,还面临困难,主要应用仅限在工业领域,利用氧化石墨烯高分散性改善基材的吸附能力,或者利用氧化石墨烯的电导能力改善基材电导能力。而在医疗领域的应用,则相对较少,因此在聚乙烯醇海绵中加入少量功能化的氧化石墨烯,一方面开辟了氧化石墨烯改性在医疗领域的新应用,另一方面,相对普通聚乙烯醇而言,能提高聚乙烯醇海绵的生物安全性,吸附性和保湿性,从而满足更高标准的临床使用。技术实现要素:本发明的目的是提供一种用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵及其制备方法,该氧化石墨烯改性海绵实现石墨烯与海绵材料功能化结合,改善海绵本身性能,满足更高标准临床使用。为实现上述目的,本发明提供的一种用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵,它的原料按重量份数比计包括0.1~1份的氧化石墨烯、100~200份的聚乙烯醇PVA、1~5份的发泡剂、100~200份的交联剂和50~100份的催化剂。进一步地,它的原料按重量份数比计包括0.5~1份的氧化石墨烯、150~200份的发泡材料、1~5份的发泡剂、150~200份的交联剂和50~100份的催化剂。再进一步地,它的原料按重量份数比计包括0.6份的氧化石墨烯、180份的发泡材料、3份的发泡剂,180份的交联剂和90份的催化剂。再进一步地,所述氧化石墨烯为羧基改性氧化石墨烯。再进一步地,所述交联剂为甲醛或戊二醛。再进一步地,所述的发泡剂为山梨酯或聚氧乙烯醚。再进一步地,所述的催化剂为硫酸,其中,硫酸的质量分数为30~50wt%。本发明还提供了一种上述用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵的制备方法,包括以下步骤:1)按上述重量份数比称取氧化石墨烯、聚乙烯醇PVA、发泡剂,发泡剂和催化剂;2)将聚乙烯醇PVA溶于水中,得到聚乙烯醇溶液,3)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入发泡剂、催化剂和交联剂,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存。进一步地,所述氧化石墨烯的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与酸性溶液;2)将石墨烯加入酸性溶液中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯。作为优选方案,所述酸性溶液为高锰酸钾、硝酸、硫酸、谷氨酸和甲酸中任意一种;且酸性溶液浓度为10~30wt%。本发明利用石墨烯填充改性的方法得到氧化石墨烯改性海绵,氧化石墨烯改性海绵具有以下优点:1)改性后的氧化石墨烯改性海绵对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有明显的抑菌效果,2)海绵中分散的石墨烯基体的表面有较强吸附作用,能吸收血液中的钙离子,从而限制了钙离子过多的流入细胞,破坏了正常的凝血过程,起到抗凝血的作用;3)由于石墨烯的界面效应能加快水分子传导,使得聚乙烯醇海绵具有快速吸水的功能。综上所述:经改性后的氧化石墨烯,不仅可有效抑菌,还可以提高医用海绵本身的吸水性能和保湿性能,这是医用海绵敷料所不能及的,并且在临床使用病例中能充分说明其疗效。具体实施方式为了更好地解释本发明,以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容,但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵,它的原料按重量份数比计包括0.1~1份的氧化石墨烯、100~200份的聚乙烯醇PVA、1~5份的发泡、100~200份的交联剂和50~100份的催化剂。其中,所述氧化石墨烯优选为羧基改性氧化石墨烯。所述交联剂为甲醛或戊二醛。所述的发泡剂为山梨酯或聚氧乙烯醚。所述的催化剂优选为硫酸,其中,硫酸的质量分数为30~50wt%。一种上述用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵的制备方法,包括以下步骤:1)按上述重量份数比称取氧化石墨烯、聚乙烯醇PVA、发泡剂,发泡剂和催化剂;2)将聚乙烯醇PVA溶于水中,得到聚乙烯醇溶液,3)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入发泡剂、催化剂和交联剂,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存。将制备的氧化石墨烯改性海绵性能分析:1.抑菌性能测试A.将三种抗生素(利凡诺、庆大霉素和呋喃西林)按稀释倍率1×、1/5×和1/20×三个浓度制备,然后将1*1cm无菌纱布浸入至对应抗生素相应浓度,取出3张1*1cm浸润纱布(不滴水)加盖一层无菌干纱布。取金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌菌株分别接种到固体培养基上,置于温箱中37℃培养24h,用接种环挑单菌落到2ml生理盐水试管中制备悬菌液。取100ul菌悬液均匀涂布于培养基,放置约30min后,放入处理好的纱布(3层浸润抗生素纱布+1层无菌纱布),置于温箱中37℃培养24h,观察模块周围细菌生长。B.将氧化石墨烯改性海绵切成直径1*1cm大小模块,消毒。取金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌菌株分别接种到固体培养基上,置于温箱中37℃培养24h,用接种环挑单菌到2ml生理盐水试管中制备悬菌液。取100ul菌悬液均匀涂布于培养基,放置约30min后,放入消毒的材料模块各10块,置于温箱中37℃培养24h,观察模块周围细菌生长。实验结果如下:表1三种抗生素抑菌性能测试抑菌性能测试结果如表1所示:氧化石墨烯改性海绵的抑菌效果优于上述三种抗生素。2.吸水性能比较将A:干态聚乙烯醇海绵与B:干态氧化石墨烯改性海绵在室温25摄氏度湿度60%的实验室环境下,置入500ml水溶液中,1min后取出,观察吸水效果:表2吸水性能比较如表2所示:干态氧化石墨烯改性海绵的吸水性能略优于干态聚乙烯醇海绵。3.保水性能将规格为15*10cm,厚度为1cm的A:聚乙烯醇海绵与B:氧化石墨烯改性海绵吸收50ml水后,在200mmhg负压下进行临床模拟抽吸实验,3天后,观察海绵状态:表3吸水性能比较如表3所示:氧化石墨烯改性海绵经负压抽吸3天后的保水性能明显优于聚乙烯醇海绵。4.与聚乙烯醇海绵变干回弹性能对比将A:聚乙烯醇海绵与B:氧化石墨烯改性海绵用负压吸引机(负压值设置在0.06MPa)抽吸72h,观察并记录海绵经负压抽吸后的变干状态,并同时记录海绵吸水恢复状态和恢复所需时间:表4与聚乙烯醇海绵变干回弹性能对比如表4所示:氧化石墨烯改性海绵的在负压吸引机抽吸后,吸水回弹能力高于聚乙烯醇海绵。5.与聚氨酯海绵撕裂强度对比对A:聚乙烯醇海绵与B:氧化石墨烯改性海绵进行拉力实验,对比撕裂强度发现:表5断裂伸长率比较如表5所示:氧化石墨烯改性海绵的力学性能明显优于聚乙烯醇海绵。6.氧化石墨烯改性海绵的临床试验:6.1材料与方法6.11临床资料:30例骨质疏松性骨折患者,随机分为组,即实验组和对照组,各15例。采用双盲法给予氧化石墨烯改性海绵和普通医用海绵于创面。两组性别、年龄情况比较。差异均无统计学意义(P>0.05)(表6)。表6两组患者的性别、年龄分布(n=30)6.12材料来源:采用海绵为氧化石墨烯改性海绵。6.13研究方法:将海绵置于创面表层,覆盖整个创面,实验组和对照组均采用相同负压进行抽吸,一周后观察创面肉芽组织生长情况。6.14统计学分析:用SPSS19.0软件进行统计学分析,数据以(x±s)表示,采用t检验,以(P<0.05)为差异有统计学意义。6.2结果:一周后,实验组在创面表面均生长出新鲜的肉芽组织,而观察对照发现:部分较严重创面肉芽组织较难观测。表7肉芽组织生长程度评分结果(n=30,x±s)如表7所示:实验组患者创面肉芽组织生长速度优于对照组,氧化石墨烯改性海绵能有效抑菌,促进肉芽组织生长。实施例1用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵1的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为30wt%的甲酸;2)将石墨烯加入甲酸中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)称取0.1g的氧化石墨烯、100g的聚乙烯醇PVA、1g的聚氧乙烯醚100g的甲醛,和50g的质量分数为50wt%的硫酸;4)将聚乙烯醇PVA溶于900g的水中,得到聚乙烯醇溶液,5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入聚氧乙烯醚、硫酸和甲醛,并在温度为80℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵1;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存。实施例2用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵2的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为10~30wt%的谷氨酸溶液;2)将石墨烯加入谷氨酸溶液中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)称取0.5g的氧化石墨烯、150g的聚乙烯醇PVA、3g的聚氧乙烯醚和150g的甲醛和50g的质量分数为50wt%的硫酸4)将聚乙烯醇PVA溶于850g水中,得到聚乙烯醇溶液;5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入聚氧乙烯醚、硫酸和甲醛,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵2;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存。实施例3用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵3的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为20wt%的甲酸;2)将石墨烯加入甲酸中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)按上述重量份数比称取0.6g的氧化石墨烯、180g的聚乙烯醇PVA、3g的聚氧乙烯醚和180g的甲醛和90g的质量分数为50wt%的硫酸;4)将聚乙烯醇PVA溶于820g水中,得到聚乙烯醇溶液,5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入聚氧乙烯醚、硫酸和甲醛,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵3;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存;实施例4用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵4的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为20wt%的硫酸;2)将石墨烯加入硫酸中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)按上述重量份数比称取0.1g的氧化石墨烯、100g的聚乙烯醇PVA、1g的山梨酯、100g的戊二醛和50g的质量分数为50wt%的硫酸;4)将聚乙烯醇PVA溶于900g水中,得到聚乙烯醇溶液,5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入山梨酯、硫酸和戊二醛,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵4;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存;实施例5用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵5的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为10wt%的甲酸;2)将石墨烯加入甲酸溶液中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)按上述重量份数比称取0.5g的氧化石墨烯、150g的聚乙烯醇PVA、3g的山梨酯、100g的戊二醛和50g的质量分数为50wt%的硫酸;4)将聚乙烯醇PVA溶于850g水中,得到聚乙烯醇溶液,5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入山梨酯、硫酸和戊二醛,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵5;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存。实施例6用于负压封闭引流的氧化石墨烯改性海绵6的制备方法,包括以下步骤:1)按重量比1:50~500称取石墨烯与浓度为20wt%的甲酸;2)将石墨烯加入甲酸中,在温度为2~9℃条件下搅拌分散均匀,得到氧化石墨烯溶液,冷冻干燥,得到粉末即为氧化石墨烯;3)按上述重量比称取0.6g的氧化石墨烯、180g的聚乙烯醇PVA、5g的山梨酯、100g的戊二醛和50g的质量分数为50wt%的硫酸;4)将聚乙烯醇PVA溶于820g水中,得到聚乙烯醇溶液,5)向聚乙烯醇溶液中加入氧化石墨烯,然后依次加入山梨酯、硫酸和戊二醛,并在温度为55~95℃条件下固化形成氧化石墨烯改性海绵6;然后清洗至pH=6.8~7.3、切割、辐照灭菌处理保存;对上述实施例1~6制备的氧化石墨烯改性海绵进行性能比较,并打分,份数范围为1-10分,其中,10分为性能最优:表8实施例1~6制备的氧化石墨烯改性海绵进行性能比较吸水性能保水性能回弹性能撕裂强度实施例18.78.18.18.3实施例2999.19实施例310109.810实施例48.88.78.68.8实施例58.58.58.58.4实施例68888如表8所示:按实施例3制备的氧化石墨烯改性海绵性能最优。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述,但它仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例,这些实施例都属于本发明保护范围。当前第1页1 2 3 
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