本发明属于医用复合伤口敷料技术领域，更具体地，涉及一种细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料及其制备方法。
背景技术：
皮肤是人体最大的器官，也是维持人体环境平衡稳定的重要保障，对人体起到保护的作用，包括调节体温、抵抗外来细菌等。但是日常生活中皮肤的受伤在所难免，例如各种外在因素造成的皮肤的损坏，皮肤损伤会引起新陈代谢和内分泌及免疫功能失调等问题。
伤口按时间分类可以分为急性伤口和慢性伤口，按受伤累及皮肤深度来划分，又可以分为浅层伤口和全层伤口。导致伤口延迟愈合的原因，内在因素主要与患者的年龄、自体敏感度、营养状况、糖尿病等因素有关，外在因素可能与伤口的损伤程度、感染情况、以及脂肪液化等情况有关系。所以要避免伤口的延迟愈合，必须遵循一定的伤口护理原则，首先我们要控制和减少影响伤口愈合的因素，同时要维持局部伤口的正常生理环境，而这样的要求是传统的干性愈合理论及其敷料所不能满足的。1962年，英国的winter博士通过动物实验证明，湿性环境下伤口愈合速度比干性愈合快1倍；1981年，加州大学外科系发现血管增生与伤口含氧量有关，含氧量越低，增生速度越快；1990年，再次证实湿性环境对伤口愈合的重要性；直到2000年8月，美国fda在新颁布的行业指南中正式指出，保持创面湿润环境是标准的伤口处理方法。现代创面护理的发展方向也早已上升到了湿性愈合阶段。传统的敷料用于伤口主要发挥隔离和抑菌作用，但常常导致伤口干燥、破坏健康的生长因子且容易粘连在新生组织上，在敷料去除时会导致伤口的二次创伤。
壳聚糖是一种天然的阳离子多糖，由于它独特的物理特性，足以模拟人体皮肤组织的生理环境，对创面起到了很好的抗菌、吸湿、促凝血、促愈合、防感染、止血、抑制疤痕形成等作用。以天然壳聚糖为原料的伤口敷料国内外已有不少专利和文献报道，如申请号为201410340635.6的发明专利申请公开了海藻酸钠-羧甲基纤维素钠-壳聚糖伤口敷料，该敷料具有较好的安全性和生物相容性，能维持湿润的伤口环境、低粘附等，但是这种敷料的透气率、吸水率、拉伸强度等物理性能仍较差，使得伤口愈合速度较慢，增加了伤口感染的几率并容易出现伤口液化的症状。
纤维素是地球上含量最为丰富的天然聚合物，其中细菌纤维素是通过生物的方法合成而来，主要由木醋杆菌分泌，相比天然的植物纤维素，细菌纤维素具有独特的三维纳米纤维网络，以及高纯度、高持水性、高机械强度、生物可降解性和生物相容性，因而非常适合应用于生物医学领域。申请号201210196919.3的专利公开了一种多聚糖与纳米细菌纤维素的复合伤口敷料，将挤压脱水后的纳米细菌纤维素膜与壳聚糖溶液通过浸泡、流延或喷涂的方法进行复合，得到壳聚糖/纳米细菌纤维素复合膜。然而，该复合膜的吸湿透气效果仍较差，不能有效预防伤口脂肪液化，愈合后的创面平整光洁度低。
为此，亟需研发一种提供理想愈合环境、机械性能好、保水透气性能进一步提升的复合伤口敷料及其制备方法。
技术实现要素：
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料，将壳聚糖、锂藻土与细菌纤维素结合，使获得的敷料产品既可以预防伤口脂肪液化，又可以护理慢性难愈合创面、烧烫伤创面，一次性解决了伤口护理中的重点和难点问题，满足生产和生活的需要。
本发明的另一目的在于提供上述细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料，由壳聚糖、锂藻土依次交联到细菌纤维素上形成；所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:1.5~3:12~18。
本发明在现有技术的基础上创造性地添加了锂藻土这一物质，并且无需添加常规的交联剂。锂藻土是一种硅酸锂镁钠盐，具有无毒、耐高温和良好的生物相容性和抗菌性能，分散在水中时能够快速地剥离成单片层，并逐渐形成透明、无色的凝胶；其片层粒径具有单分散性，片层直径约25～30nm，厚度约1～2nm。本发明引入锂藻土，在已经形成的细菌纤维素-壳聚糖复合结构的基础上，进一步形成一具有透气网状结构的高分子纳米层，将创面封闭于一个理想的湿性愈合环境：一方面，它隔绝了空气中的细菌及水，维持创面局部低氧状态，有利于坏死组织的溶解，加速清创，促进毛细血管的生长以及细胞的分化和移行；另一方面，带阳离子的壳聚糖与阴离子的血红蛋白相吸引，使网状结构的高分子纳米层内聚集形成血栓起到了止血的作用，同时渗出液中大量的活性物质被保留下来，使生长因子充分发挥作用，促进了肉芽组织的生长分化和上皮细胞的爬行，多余的水分以水蒸汽的形式排出，保证了创面局部的适度湿润，有效避免换药时创面与敷料之间发生粘连，损伤新生肉芽，减少疼痛。这样就能保持伤口有一个正常的生理环境，加快细胞的有丝分裂；保持伤口局部湿润，不会形成干痂，避免二次损伤，减少疼痛，同时降低了感染几率。该伤口敷料还能抑制ⅰ型骨胶原的产生，促愈的同时减少了伤口的收缩，减小了疤痕的形成，使愈合后的创面更加平整光洁。
本发明以高机械强度和良好生物相容性的细菌纤维素作为基材，依次吸附壳聚糖、锂藻土，通过物理作用交联形成所述敷料。其中，细菌纤维素是一种通过微生物发酵合成的天然生物高分子，由β-d-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成，具有三维纳米纤维网络结构；作为医用材料，细菌纤维素也存在一些缺点，其保湿、保水、透气性能和力学强度均较差。壳聚糖首先交联到细菌纤维素的纤维网络结构上，随后引入纳米锂藻土，壳聚糖上的氨基可与细菌纤维素上的羟基以及锂藻土中的si-o通过氢键作用产生稳定的交联。另外锂藻土在水中完全剥离，其纳米片层表面带有大量负电荷，利于与壳聚糖通过静电引力进行交联。锂藻土和壳聚糖形成一个孔洞尺寸较大的交联网络，再与之前形成的细菌纤维素-壳聚糖复合物进行交联，形成两种交联网络，两种交联网络可显著提高纳米纤维网络结构的力学性能和保湿性能。此外，物理交联后的网络孔洞有利于细胞或药物的扩散，同时，避免壳聚糖直接与伤口接触，并被伤口吸收，提高壳聚糖在复合伤口敷料中的缓释能力。
本发明壳聚糖与锂藻土的引入提升了细菌纤维素的力学性能，同时赋予了其良好的抗菌促愈合和保湿透气性能。发明人经大量研究发现，上述三种物质在一定质量比范围内协同作用，相比仅两两组合的复合伤口敷料更具优异的物理性能，以及更为突出的促进伤口愈合效果。
所述细菌纤维素的产制菌种包括木醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、葡萄糖杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌、洋葱假单胞菌、椰毒假单胞菌、红茶菌或空场弯曲菌中的一种。
优选地，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:2:15。
所述的细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料的制备方法，包括如下步骤：
s1.将所述细菌纤维素于纯水中浸泡，期间更换1~3次纯水，随后取出在37~45℃条件下干燥；
s2.配制醋酸水溶液，加入所述壳聚糖和羧甲基纤维素钠，溶解混匀；将步骤s1处理后的细菌纤维素浸泡于上述溶液中，搅拌达到平衡，冷冻干燥；
s3.配制锂藻土水溶液，加入焦磷酸钠，混匀后加入步骤s2的产物，浸泡，搅拌达到平衡，冷冻干燥得到所述细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料。
具体的制备方法中，将细菌纤维素浸泡于纯水中，清洗掉细菌纤维素表面和内部的保存液，随后干燥除掉水分，利于后续交联反应；然后，依次将细菌纤维素浸泡于配制的壳聚糖、锂藻土溶液中，重新吸满溶胀，充分交联；锂藻土在水中完全剥离后，加入焦磷酸钠，使纳米片层的边缘也带有负电荷，除了可以增加锂藻土的溶解度外，也有利于与壳聚糖通过静电引力进行交联。上述制备过程简单易行、操作方便、制备技术可控、无污染、成本低。步骤s2、s3所述冷冻干燥的条件为使产物完全干燥为宜。
优选地，步骤s1中所述浸泡的时间为3.5~4h。
优选地，步骤s2醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为1.5~3%，所述醋酸的质量分数为1~3%；所述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2。
优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为95%以上。
优选地，步骤s3中锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为10~20%，所述锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。更优选地，所述锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为12~18%。
优选地，步骤s2、s3所述的搅拌条件为在温度5～25℃，转速150～200rpm条件下搅拌2.5～3h。
优选地，步骤s1所述干燥的时间为12h。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：（1）原材料壳聚糖、锂藻土、细菌纤维素简单易得，制备工艺简单，成本低廉；（2）本发明采用物理交联的方法将壳聚糖、锂藻土依次吸附在细菌纤维素上，复合后形成三维纳米纤维网络，使得创面被透气网状结构的高分子纳米层所覆盖，形成了一个理想的愈合环境，加快细胞的有丝分裂，保持伤口局部湿润，不会形成干痂，避免二次损伤，减少疼痛，同时降低感染几率，将产品细菌阻隔和保湿作用发挥至最佳，复合后的细菌纤维素的机械性能以及保水透气性能得到进一步提高；（3）由于纳米锂藻土尺寸小、比表面积大，在产品制备过程中纳米锂藻土与集体材料之间会产生强烈的界面相互作用，使得本发明复合伤口敷料有较好的安全性和生物相容性，同时具有止血、促进毛细血管生长、保留渗出液中活性物质等特点，保证了创面的适度湿润，避免伤口粘连，减少疼痛并使愈合后的创面更加平整光洁。（4）本发明产品能够有效预防伤口脂肪液化，使伤口愈合速度更快，对于慢性难愈合或烧烫伤创面的护理效果尤其显著。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
经发明人大量实验发现，所述的细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料的优选制备方法，包括如下步骤：
s1.将所述细菌纤维素于纯水中浸泡，期间更换1~3次纯水，随后取出在37~45℃条件下干燥；
s2.配制醋酸水溶液，加入所述壳聚糖和羧甲基纤维素钠，溶解混匀；将步骤s1处理后的细菌纤维素浸泡于上述溶液中，搅拌达到平衡，冷冻干燥；
s3.配制锂藻土水溶液，加入焦磷酸钠，混匀后加入步骤s2的产物，浸泡，搅拌达到平衡，冷冻干燥得到所述细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料。
将本发明所述的细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料按照上述方法制备，在已限定的步骤内调整各实验参数，对产品的功效影响不大，均具有较好的力学性能、抗菌促愈合和保湿透气性能等。
作为优选地的实施条件：步骤s2、s3所述冷冻干燥的条件为使产物完全干燥为宜；步骤s2、s3所述的搅拌条件为在温度5～25℃，转速150～200rpm条件下搅拌2.5～3h。所述壳聚糖的脱乙酰度为95%以上。
以下以具体实施条件为例对本发明方法进行进一步说明。
实施例1
一种细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料，由壳聚糖、锂藻土依次交联到细菌纤维素上形成；所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:2:15。
上述复合伤口敷料的制备方法，包括如下步骤：
s1.将细菌纤维素于大量纯水中浸泡4h，期间更换2次纯水，随后取出在40℃烘箱中干燥12h；
s2.配制浓度为2%的醋酸水溶液100ml，加入2g壳聚糖和0.8g羧甲基纤维素钠，溶解混匀；将步骤s1处理后的细菌纤维素取6g浸泡于以上溶液中，搅拌3h达到平衡，冷冻干燥；
s3.配制浓度为15%锂藻土水溶液100ml，加入0.5g焦磷酸钠，混匀后加入步骤s2的产物，浸泡，搅拌3h达到平衡，冷冻干燥得到所述细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料。
由上述方法可知，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为2%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为15%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，细菌纤维素取6g，区别之处在于，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:3:12，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为3%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为12%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
实施例3
本实施例与实施例1大体相同，细菌纤维素取6g，区别之处在于，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:1.5:12，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为1.5%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为12%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
实施例4
本实施例与实施例1大体相同，细菌纤维素取6g，区别之处在于，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:3:18，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为3%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为18%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
实施例5
本实施例与实施例1大体相同，细菌纤维素取6g，区别之处在于，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:1.5:18，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为1.5%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为18%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
实施例6
一种细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料，由壳聚糖、锂藻土依次交联到细菌纤维素上形成；所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:2:15。
上述复合伤口敷料的制备方法，包括如下步骤：
s1.将细菌纤维素于大量纯水中浸泡3.5h，期间更换3次纯水，随后取出在37℃烘箱中干燥12h；
s2.配制浓度为1%的醋酸水溶液100ml，加入2.67g壳聚糖和1g羧甲基纤维素钠，溶解混匀；将步骤s1处理后的细菌纤维素取8g浸泡于以上溶液中，搅拌2.5h达到平衡，冷冻干燥；
s3.配制浓度为20%锂藻土水溶液100ml，加入0.67g焦磷酸钠，混匀后加入步骤s2的产物，浸泡，搅拌2.5h达到平衡，冷冻干燥得到所述细菌纤维素-壳聚糖-锂藻土复合伤口敷料。
对比例1
本实施例与实施例1大体相同，细菌纤维素取6g，区别之处在于，所述细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量比为6:0.6:6，醋酸水溶液中所述壳聚糖的质量分数为0.6%，壳聚糖和羧甲基纤维素钠的质量比为5:2；锂藻土水溶液中锂藻土的质量分数为6%，锂藻土和焦磷酸钠的质量比为30:1。
对比例2
将实施例1中所述锂藻土替换为硅藻土，其余不变。
对比例3
将实施例1中所述锂藻土替换为海藻酸钠，其余不变。
应用例1敷料性能测试
以透气率和保液量作为检测敷料性能的指标，分别对实施例1~6以及对比例1~3制备的伤口敷料分别进行了测试，测试结果见表1。
表1伤口敷料的性能指标测试结果
由上述试验结果可知，实施例1~6的伤口敷料较对比例1~3的伤口敷料综合性好，且显著优于市售的凝胶伤口敷料产品。其中实施例1~5的区别仅在于细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量配比不同，其透气率、保液量相差不大，表明在本发明优化配比限定范围内获得的复合伤口敷料都具有较好的保水透气性能，其中最佳质量配比为实施例1；实施例6与实施例1的差别在于制备方法中某些参数的区别，对透气率、保液量的影响不大，因此本发明的制备方法可在限定的基础上进行参数微调，均能够制备得到机械性能以及保水透气性能进一步提高的复合伤口敷料。发明人经过电镜观察及大量研究发现，细菌纤维素、壳聚糖、锂藻土的质量配比必须在本发明限定的范围内才能达到本发明所述的有益效果，这是由于三者之间相互交联形成的复杂三维网络结构决定的，当改变三者的质量比（如对比例1）或用另一种常规物质替换锂藻土（如对比例2~3）时形成的复合三维网络结构会完全发生改变，界面的相互作用、表面的正负电荷也与本发明区别甚大，尽管相比传统敷料能在一定程度上改善物理性能，但是其效果远不及本发明。
应用例2动物实验
取健康50只sd大鼠，随机平均分为10组，戊巴比妥麻醉(30mg/kg)，在其背部脊柱一侧旁开1cm，利刀全层切除皮肤，形成面积3cm2的圆形全层皮肤切除创面，对侧对称部位皮肤作为正常自身对照。将实施例1~6以及对比例1~3的敷料贴合于创面，使敷料与创面紧密贴合。观察大鼠创面恢复情况。
现象：实施例1~6敷料贴合对应的大鼠创面1~3分钟，出血逐渐停止，6h创面有所缩小，可见新生肉芽组织生成，伤后4~6d，95%以上的创面愈合，在受伤至痊愈后未见明显细菌感染情况，且无脂肪液化现象发生，痊愈后创面平整。对比例1敷料对应的大鼠创面10分钟出血逐渐停止，3d创面有所缩小，伤后20d时，90%以上的创面愈合，在受伤至痊愈后出现小面积脂肪液化，痊愈后创面处有见疤痕。对比例2敷料对应的大鼠创面15分钟出血逐渐停止，5d创面有所缩小，伤后20d时，90%以上的创面愈合，在受伤至痊愈后部分细菌感染情况，出现小面积脂肪液化，痊愈后创面处有细微疤痕。对比例3敷料对应的大鼠创面25分钟出血逐渐停止，7d创面有所缩小，伤后20d时，90%以上的创面愈合，在受伤至痊愈后未见明显细菌感染情况，出现小面积脂肪液化，痊愈后创面处有细微疤痕。由此可见：本发明实施例1~6伤口敷料较对比例1~3伤口敷料的止血速度以及伤口恢复速率更快，创面恢复状况更好，愈合后的创面更加平整光洁。
免疫组织化学染色观察：大鼠创面贴合实施例1伤口敷料5d后，对大鼠进行he染色组织切片，切片中鼠真皮成纤维细胞大量分泌ⅰ型胶原蛋白，胶原纤维排列紧密，染色呈褐色，ⅰ型胶原蛋白与组织细胞交错分布，表明皮肤组织愈合良好，也即采用实施例1伤口敷料能使鼠皮肤创面恢复状况良好。
另外还对实施例1~6的伤口敷料进行了细胞毒性、急性试验、皮肤刺激以及致敏试验，结果：在细胞毒性试验中显示本发明敷料无潜在的细胞毒性，在急性试验，皮肤刺激和皮肤致敏试验中均无不良反应。
以上详细描述了本发明的实施，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。