本发明属于生物医用材料领域，更具体地，涉及一种皮肤敷料及其制备方法。
背景技术：
皮肤敷料可用于在创伤过后，保护以及覆盖伤口。现代的皮肤敷料不仅能起到抵御机械刺激、抵御污染和化学刺激、防止二度感染、防止干燥和体液丢失等功能，还能清创，模拟生物内源电场诱导皮肤修复，主动影响伤口愈合过程，创造促进伤口愈合的微环境。
例如，专利文献CN 103205863A公开了一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法。得到了具有药物缓释功能的聚合物纳米纤维，而且保持了细菌纤维素原有的三维纳米网络结构。然而其药物释放的速度仍然达不到要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种皮肤敷料，该皮肤敷料一方面以细菌纤维素薄膜为基底，具有良好的生物相容性，另一方面该皮肤敷料的导电表面含有导电材料，可模拟皮肤损伤产生的内源电场，并在电压加载过程中不会因为持续直接的电流造成二次伤害，从而达到定向诱导皮肤的修复的效果。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种皮肤敷料，所述皮肤敷料以细菌纤维素薄膜为基底，具有皮肤接触表面与导电表面；所述皮肤接触表面的导电率小于10-5S/cm，含有2μg/cm2～20μg/cm2的药物，所述导电表面含有5mg/cm2～50mg/cm2的导电材料，所述导电材料为导电高分子或导电纳米材料中的一种或多种；所述皮肤接触表面用于直接接触皮肤，以对皮肤的创伤进行修复，所述导电表面用于加载电压，以控制皮肤接触表面的药物的释放速度，同时用于模拟生物内源电场，间接促进伤口愈合。
优选地，所述导电高分子为聚吡咯或聚苯胺。
优选地，所述导电纳米材料为石墨烯或碳纳米管。
优选地，所述导电材料由质量比为5:1～1:1的导电高分子以及导电纳米材料组成。
优选地，所述药物为抗菌药物、凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
作为进一步优选地，所述抗菌药物为纳米银、莫匹罗星、新霉素、杆菌肽、多粘菌素、红霉素、庆大霉素、磺胺嘧啶银盐、培西加南中的一种或多种。
优选地，所述皮肤敷料的厚度为2mm～7mm。
优选地，所述导电表面的导电率为0.01S/cm～0.1S/cm。
优选地，所述皮肤敷料从底部至顶部由导电层与皮肤接触层组成，所述皮肤敷料的下表面为导电表面，所述皮肤敷料的上表面为皮肤接触表面。
作为进一步优选地，所述皮肤接触层的厚度为1mm～4mm，所述导电层的厚度为1mm～3mm。
按照本发明的另一方面，还提供了上述皮肤敷料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将厚度为3mm～14mm的细菌纤维素薄膜浸泡于导电材料的溶液或悬浊液中，使得所述导电材料渗透入细菌纤维素薄膜的表面1mm～3mm处，且所述表面中导电材料的含量为5mg/cm2～50mg/cm2；
(2)将所述细菌纤维素薄膜沿与表面平行的方向切开，获得2mm～7mm的复合水凝胶薄膜；
(3)将所述复合水凝胶薄膜在药物溶液中浸泡12h～48h，获得所述皮肤敷料；所述药物为凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
优选地，所述步骤(1)中导电材料的溶液或悬浊液的浓度为2％～20％。
优选地，所述步骤(3)中药物溶液的浓度为2μg/ml～20μg/ml。
优选地，所述细菌纤维素，由葡糖木醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌中的一种或多种，经发酵、纯化而得到。
优选地，所述步骤(1)具体包括：
(1.1)将厚度为3mm～14mm的细菌纤维素薄膜在浓度为0.1mg/ml～2mg/ml的导电纳米材料的悬浊液中超声，直至细菌纤维素薄膜的外表面渗透0.5mg/cm2～5mg/cm2的导电纳米材料；
(1.2)将所述步骤(1.1)中获得的细菌纤维素薄膜浸泡于2％～10％的导电高分子的溶液中进行电聚合，使得所述导电高分子渗透入细菌纤维素薄膜的表面1mm～3mm处，且所述导电高分子与所述导电纳米材料的总含量为5mg/cm2～50mg/cm2。
作为进一步优选地，所述步骤(1.2)中电聚合的时间为5min～30min。
按照本发明的另一方面，还提供了上述皮肤敷料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将浓度为40％～60％的细菌纤维素匀浆与导电材料进行掺杂，使得所述导电材料与所述细菌纤维素的质量比为1:10～1:100，并进行真空抽滤，获得1mm～3mm的导电层；
(2)在所述导电层的上表面形成1mm～4mm的皮肤接触层，获得所述皮肤敷料，所述皮肤敷料的上表面为皮肤接触表面，下表面为导电表面；其中，所述皮肤接触层含有2μg/cm2～20μg/cm2的药物，所述药物为凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
优选地，所述皮肤接触层的厚度为1mm～4mm，所述导电层的厚度为1mm～3mm。
优选地，所述步骤(2)具体为：
(2.1)将浓度为40％～60％的细菌纤维素匀浆置于所述导电层的上表面，进行真空抽滤，使细菌纤维素匀浆在所述导电层的上方形成1mm～4mm的细菌纤维素薄膜，获得复合水凝胶薄膜；
(2.2)将所述复合水凝胶薄膜在药物溶液中浸泡12h～48h，获得所述皮肤敷料。
作为进一步优选地，所述步骤(2.2)中药物溶液的浓度为2μg/ml～20μg/ml。
优选地，所述步骤(2)具体为：将药物纤维素匀浆置于所述导电层的上表面，并进行真空抽滤，使得药物纤维素匀浆在所述导电层的上方形成1mm～4mm的皮肤接触层，获得所述皮肤敷料；所述药物纤维素匀浆的浓度为40％～60％，含有质量比为1:2.5×104～1:2.5×105的药物以及细菌纤维素。
优选地，所述真空抽滤中，所用的滤膜的孔径为0.22μm～0.5μm，真空度为0.07Mpa～0.098Mpa。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于利用细菌纤维素为基底，获得的皮肤敷料具有导电表面和皮肤接触表面，能够获得下列有益效果：
1、本发明利用导电材料在细菌纤维素薄膜内的不均匀扩散，或者抽滤获得细菌纤维素基的皮肤敷料；在该皮肤敷料中，导电表面与皮肤接触表面合为一体，从而更能模拟皮肤损伤处的内源电场，使用更加方便；
2、通过导电层对损伤皮肤进行电刺激时，皮肤接触层提供了一个电场与损伤皮肤之间的缓冲界面，在电压加载过程中不会因为持续直接的电流对皮肤造成二次伤害，从而达到定向诱导皮肤的修复的效果；
3、导电层由于含有导电纳米材料，可用于模拟皮肤损伤产生的内源电场，而皮肤接触层含有修复的药物，两者有机结合，从而加快了药物的释放，更能定向诱导皮肤的修复。
附图说明
图1为本发明的可电刺激皮肤敷料的结构示意图；
图2为实施例1的场发射扫描电镜结果图；
图3为实施例3的场发射扫描电镜结果图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中1-导电表面；2-皮肤接触表面。
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，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种皮肤敷料，所述皮肤敷料以细菌纤维素薄膜为基底，具有皮肤接触表面与导电表面；所述皮肤接触表面的导电率小于10-5S/cm，含有2μg/cm2～20μg/cm2的药物，所述导电表面含有5mg/cm2～50mg/cm2的导电材料，所述导电材料为导电高分子或导电纳米材料中的一种或多种(如聚吡咯或聚苯胺等导电高分子，石墨烯或碳纳米管等导电纳米材料)导电率为0.01S/cm～0.1S/cm；
细菌纤维素薄膜作为皮肤敷料的基底，具有良好的生物相容性，高的机械强度、透气性和亲水性，易于搭载水溶性抗菌药物以及皮肤治疗药物分子的效用，其厚度优选为2mm～7mm，以保证药物使用量满足要求的同时不至于对皮肤造成不适感；其中，细菌纤维素薄膜厚度的1mm～4mm的用于负载导电材料，作为导电层，细菌纤维素薄膜厚度的1mm～3mm的用于负载药物，作为皮肤接触层；导电层与皮肤接触层紧密结合为皮肤敷料，该皮肤敷料的两个表面分别为导电表面和皮肤接触表面。
所述皮肤接触表面用于直接接触皮肤，以对皮肤的创伤进行修复；所述导电表面用于加载电压，以控制皮肤接触层的抗菌药物以及皮肤治疗药物的释放，并模拟生物内源电场，间接的促进伤口愈合；其中，当导电材料含量太高，导电率则过高，容易刺激皮肤造成人体不适，而太低时，刺激药物释放的效果则不佳；而药物的含量则根据药物的种类以及使用的浓度而确定。
上述药物可为抗菌药物、凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子等，例如纳米银、莫匹罗星、新霉素、杆菌肽、多粘菌素、红霉素、庆大霉素、磺胺嘧啶银盐、培西加南等抗菌药物。所述细菌纤维素，由葡糖木醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌中的一种或多种，经发酵、纯化而得到。
皮肤敷料的制备方法包括掺杂法以及抽滤法，其中掺杂法包括以下步骤：
(1)将厚度为3mm～14mm的细菌纤维素薄膜浸泡于导电材料的溶液或悬浊液中，使得所述导电材料渗透入细菌纤维素薄膜的表面1mm～3mm处，且所述表面中导电材料的含量为5mg/cm2～50mg/cm2；
(2)将所述细菌纤维素薄膜沿与表面平行的方向切开，通过切开的厚度的控制，即可获得2mm～7mm的复合水凝胶薄膜；
(3)将所述复合水凝胶薄膜在浓度为2μg/ml～20μg/ml的药物溶液中浸泡12h～48h，使所述复合水凝胶薄膜的表面吸附2μg/cm2～20μg/cm2的药物，获得所述皮肤敷料；所述药物为凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
其中，所述步骤(1)具体为：
将厚度为3mm～14mm的细菌纤维素薄膜浸泡于2wt％～20wt％的导电材料的溶液或悬浊液中5min～60min，使得所述导电材料渗透入细菌纤维素薄膜的表面1mm～3mm处，且所述表面中导电材料的含量为5mg/cm2～50mg/cm2；其中，吸附的具体方法可使用浸泡或者电聚合；例如可以将细菌纤维素薄膜在5wt％～20wt％导电高分子的乙醇溶液中浸泡约10min～60min；也可以先将厚度为3mm～14mm的细菌纤维素薄膜在浓度为0.1mg/ml～2mg/ml的导电纳米材料的悬浊液中超声，直至细菌纤维素薄膜的外表面渗透0.5mg/cm2～5mg/cm2的导电纳米材料，再将细菌纤维素薄膜浸泡于2％～10％的导电高分子的生理盐水溶液中进行电聚合5min～30min，使得所述导电高分子渗透入细菌纤维素薄膜的表面1mm～3mm处，且所述导电高分子与所述导电纳米材料的总含量为5mg/cm2～50mg/cm2；通过控制反应时间，可以使得细菌纤维素薄膜仅在外表面1mm～3mm处吸附导电材料，其内部仍然不导电；
其中，皮肤敷料的制备的掺杂法包括以下步骤：
(1)将细菌纤维素匀浆与导电材料进行掺杂，使得所述导电材料与所述细菌纤维素的质量比为1:10～1:100，并进行真空抽滤，获得1mm～3mm的导电层，所述细菌纤维素匀浆的浓度为40％～60％；
(2)在所述导电层的上表面形成1mm～4mm的皮肤接触层，获得所述皮肤敷料，所述皮肤敷料的上表面为皮肤接触表面，下表面为导电表面；其中，所述皮肤接触层含有2μg/cm2～20μg/cm2的药物，所述药物为凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
为避免导电层中的材料进入皮肤接触层，因此在上述步骤中必须先形成导电层，再形成皮肤接触层而不能将步骤(1)和步骤(2)的顺序颠倒。
在所述步骤(2)中，可以直接利用掺杂药物的药物纤维素匀浆抽滤形成皮肤接触层，其方法具体为：将药物纤维素匀浆置于所述导电层的上表面，并进行真空抽滤，使得药物纤维素匀浆在所述导电层的上方形成1mm～4mm的皮肤接触层，获得所述皮肤敷料；所述药物纤维素匀浆的浓度为40％～60％，含有质量比为1:2.5×104～1:2.5×105的药物以及细菌纤维素。
或者在步骤(2)中，也可以先在导电层的上表面形成细菌纤维素薄膜，再通过浸泡药物获得皮肤敷料，其方法具体为：
(2.1)将浓度为40％～60％的细菌纤维素匀浆置于所述导电层的上表面，进行真空抽滤，使细菌纤维素匀浆在所述导电层的上方形成1mm～4mm的细菌纤维素薄膜，获得复合水凝胶薄膜；
(2.2)将所述复合水凝胶薄膜在2μg/ml～20μg/ml的药物溶液中浸泡12h～48h，获得所述皮肤敷料；所述药物为凝血药物、抗过敏药物、止痛剂、细胞生长因子中的一种或多种。
在抽滤法中，由于细菌纤维素薄膜较薄，需要较好的机械性能，因此不能单独使用导电纳米材料，而单纯使用导电高分子则会影响薄膜的导电性能，因此在抽滤法中，导电材料优选由质量比为5:1～1:1的导电高分子和导电纳米材料组合而成。
实施例1
利用葡糖木醋杆菌ATCC53582，接种在S-H培养基中(培养基成分为：1L水中含20克葡萄糖、5克酵母粉、5克蛋白胨、1.5克柠檬酸、2.7克磷酸氢二钠)。26℃下静置培养15天，得到厚度约为10mm～12mm的细菌纤维素水凝胶水凝胶。将细菌纤维素水凝胶置于蒸馏水中浸泡两天，然后在1wt％氢氧化钠溶液中煮沸30分钟，取出用蒸馏水洗至中性，得到纯净的细菌纤维素水凝胶，于4℃下保存备用。
(1)细菌纤维素水凝胶浸泡在质量分数20％的过硫酸铵溶液中静置24小时。取出，表面用蒸馏水冲洗三次，再将细菌纤维素水凝胶浸泡在吡咯单体与乙醇以1:10的体积混合的溶液中，静置0.5小时。得到外层复合有聚吡咯的细菌纤维素水凝胶，由于吡咯在空气中为黑色，可明显看到聚吡咯渗透到细菌纤维素水凝胶表面2mm处。
(2)将此细菌纤维素水凝胶沿水平方向切取4mm的厚度，可得到两片具有双层结构的细菌纤维素水凝胶，取4mm的一片为皮肤敷料，该皮肤敷料具有导电表面和皮肤接触表面。其中，导电表面为聚吡咯与细菌纤维素的复合纤维，导电材料含量为5mg/cm2。皮肤接触表面厚度约为2mm，导电接触表面厚度约为2mm，导电表面的导电率为0.05S/cm。
(3)将此复合细菌纤维素水凝胶浸于含有10μg/ml庆大霉素的生理盐水中，静置24小时，获得皮肤敷料，使得皮肤敷料中药物含量为10μg/cm2。
将此皮肤敷料敷于创伤皮肤表面，在导电表面两端连接电极，施加2V～5V恒定电压刺激，可有效抗菌，并模拟生物体内源电场诱导皮肤修复。
实施例2
以所述的相同步骤重复实施例1，区别在于，以苯胺单体取代吡咯单体。
实施例3
(1)将细菌纤维素水凝胶浸泡在2μg/ml的碳纳米管悬浮液中，超声2小时，100转/秒振荡22小时，如此三次。得到外层掺杂有碳纳米管的细菌纤维素水凝胶。将外层掺杂有碳纳米管的细菌纤维素水凝胶浸于含0.4M吡咯单体的生理盐水中24小时。将外层掺杂有碳纳米管的细菌纤维素水凝胶作为工作电极工作电极，铂作为辅助电极，Ag/AgCl作为参比电极，电解液为含0.4摩尔/升吡咯单体的生理盐水。在恒电流密度为0.1mA/cm2三电极系统中反应15分钟电聚合形成聚吡咯。
(2)得到的复合水凝胶沿中线切开，可得到两片具有双层结构的细菌纤维素水凝胶。其中，导电层为碳纳米管、聚吡咯与纤维素的复合纤维，导电材料(碳纳米管与聚吡咯)的总含量为10mg/cm2。皮肤接触层厚度为2mm，导电接触层为1mm，导电层导电率为0.1S/cm。
(3)将此复合细菌纤维素水凝胶浸于含有10μg/ml庆大霉素的生理盐水中，静置24小时，获得皮肤敷料，皮肤敷料中药物含量为10μg/cm2。
将此皮肤敷料敷于创伤皮肤表面，在导电层两端连接电极，施加2V～5V恒定电压刺激，可有效抗菌，并模拟生物体内源电场诱导皮肤修复。
实施例4
以所述的相同步骤重复实施例3，区别在于，以石墨烯取代碳纳米管。
实施例5
以所述的相同步骤重复实施例1，区别在于，在所述步骤(1)中静置的时间为10min，在所述步骤(2)中复合细菌纤维素水凝胶在2μg/ml的新霉素溶液中浸泡48h。
实施例6
以所述的相同步骤重复实施例1，区别在于，在所述步骤(1)中，将细菌纤维素水凝胶浸泡在苯胺单体与乙醇以1:20的体积混合的溶液中，静置60min，在所述步骤(2)中复合细菌纤维素水凝胶在20μg/ml的庆大霉素溶液中浸泡12h。
实施例7
纯化了的细菌纤维素膜剪碎成块状，置于组织捣碎机中，加蒸馏水没过纤维素膜，设置转速为12000rpm，捣碎5min。将捣碎后的纤维素悬液，在10000rpm转速下离心10min，去上清液，样品可加少量水配成匀浆，再装入分子截留量为8000～14000Da的透析袋进行透析，时间为48h，每隔6～12h换一次去离子水，获得细菌纤维素匀浆BC。之后，121℃高温灭菌，4℃冰箱保存。
(1)将细菌纤维素匀浆浸泡于质量分数20％的过硫酸铵溶液中，然后在室温下搅拌24h。使过硫酸铵溶液与细菌纤维素匀浆以1：1的质量比充分混合。然后取出，离心(10000rpm，3min)，再浸入体积比1:10的吡咯单体：乙醇溶液中，室温下搅拌24小时，取出样品，离心(10000rpm，10min)，用分子截留量为8000～14000Da的透析袋进行透析48h，每隔6h～12h换一次去离子水，之后收集样品，置于4℃条件下保存，获得细菌纤维素与聚吡咯的混合匀浆BC-PPy。
采用真空抽滤的方法制造出的双层复合薄膜。具体过程：
充分纯化后的BC-PPy匀浆透过聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜(0.45μm)以0.098Mpa的真空度进行抽滤，获得1mm的导电层，其导电率为0.1S/cm；
(2)再将BC匀浆置于导电层的上表面以0.098Mpa的真空度进行抽滤，以及BC匀浆按照一定的湿重比，通过真空抽滤，抽滤真空度为0.098Mpa，先后紧密结合成为具有两层结构的薄膜材料，即一层为导电层，一层为细菌纤维素层。细菌纤维素(BC)与细菌纤维素-聚吡咯(BC-PPy)复合物称为BC/BC-PPy膜。此外，可通过在3g～5g细菌纤维素-聚吡咯的复合物中掺杂入10mL～50ml的1mg/mL的单壁碳纳米管(SWNTs)混悬液，混合均匀后一并抽滤形成导电层，导电材料含量为15mg/cm2。皮肤接触层厚度为1mm。
(3)将此复合细菌纤维素水凝胶浸于含有10微克/毫升庆大霉素的生理盐水中，静置24小时，复合细菌纤维素水凝胶中药物含量为10μg/cm2。
将此敷料敷于创伤皮肤表面，在导电层两端连接电极，施加2～5V恒定电压刺激，可有效抗菌，并模拟生物体内源电场诱导皮肤修复。
实施例8
以所述的相同步骤重复实施例7，区别在于，以苯胺单体取代吡咯单体。
实施例9
以所述的相同步骤重复实施例1，区别在于，在所述步骤(1)单壁碳纳米管(SWNTs)和少量(1mg/mL)表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在去离子水中制备成1mg/mL的混悬液备用；在3g～5gBC-PPy匀浆中掺杂入10mL～50ml的1mg/mL的单壁碳纳米管(SWNTs)混悬液，混合均匀后透过聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜(0.45μm)以0.098Mpa的真空度进行抽滤，获得1mm的导电层，其导电材料含量为15mg/cm2。
实施例10
(1)充分纯化后的BC-PPy匀浆透过聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜(0.45μm)以0.098Mpa的真空度进行抽滤，获得1mm的导电层，其导电率为0.1S/cm；
(2)将BC匀浆与培西加南进行混合获得药物纤维素匀浆，其中，培西加南与细菌纤维素的质量比为1:2.5×104；
然后再将药物纤维素匀浆置于导电层的上表面以0.098Mpa的真空度进行抽滤，以及BC匀浆按照一定的湿重比，通过真空抽滤，抽滤真空度为0.098Mpa，先后紧密结合成为具有两层结构的薄膜材料，即一层为导电层，一层为皮肤接触层。细菌纤维素(BC)与细菌纤维素-聚吡咯(BC-PPy)复合物称为BC/BC-PPy膜。
实验结果分析
图1为本发明的可电刺激皮肤敷料的结构示意图，1为导电层；2为皮肤接触层。皮肤接触层为细菌纤维素，凝胶状的细菌纤维素能迅速覆盖创伤面，用于阻挡空气与细菌对创面的感染。皮肤接触层搭载杀菌药物与皮肤治疗药物，在导电层搭载电压可实现杀菌药物与皮肤治疗药物的可控释放，辅助炎症细胞在创面的聚集并清理损伤碎片与杀菌。导电层搭载电压可模拟皮肤损伤产生的内源电场，定向诱导皮肤的修复。细菌纤维素为导电材料提供一个稳定、生物相容的基底，使得电活性分子与细菌纤维素的复合材料兼具生物相容性和电学特性，可为电刺激诱导皮肤修复建立一个无毒的缓冲界面。图2为实施例1的场发射扫描电镜结果图，可见明显凝胶敷料内部的分层结构。图3为实施例3的场发射扫描电镜结果图，亦可见明显凝胶敷料内部的分层结构。
对所述实施例1-实施例10进行检测，其皮肤接触层的药物含量均为2μg/cm2～20μg/cm2，导电层的导电材料含量均为5mg/cm2～50mg/cm2，具有加快药物释放，定向诱导皮肤的修复的效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。