一种伤口敷料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种包覆聚多巴胺层的壳聚糖基敷料膜及其制备方法，可作为理想的较大面积的创面或难愈合创面的敷料。

背景技术：

大创面或者慢性创面愈合迟缓，漫长的愈合过程中很可能会引起各种并发症。缓慢愈合和不能愈合的伤口在世界范围内造成了健康、经济和社会问题，因此开发一种新型的对健康组织无细胞毒性且易于使用的功能性的敷料，以加速伤口愈合具有很大意义。伤口闭合是伤口愈合过程中最初始也是最关键的一步。关键问题是确定在受伤组织中驱动最初伤口闭合的因素。现已知角质形成细胞的迁移是伤口闭合的过程中的关键一环。而在体表损伤后，在10和100la/cm2之间的内源性电流能够引导、增强淋巴细胞，成纤维细胞，巨噬细胞和角质形成细胞的迁移。但是，在顽固性伤口中，内源性电流缺失，无法通过内源性电流引导、增强淋巴细胞，成纤维细胞，巨噬细胞和角质形成细胞的迁移，进而促进创面愈合。在这种情况下，只依靠单纯的标准伤口护理(swc)已经无法满足加速顽固伤口愈合的需要。因此需要外源性的电刺激与swc联合治疗以加速修复和闭合。这种联合治疗的方法已在一些临床试验中使用了数十年，但是临床运用的设备需要外用电源，不可携带，为病患活动造成了极大的不便。

针对以上技术问题，本发明的发明人设计了一种具有压电特性的柔性壳聚糖膜；壳聚糖(cs)由于其无毒性，生物降解性，生物相容性，能被生物吸收等特性，在生物医学应用中已被广泛使用。不同于瓷器等其它压电材料，壳聚糖膜作为一种柔性的摩擦纳米发电机材料(teng)，它能够通过与患者皮肤很好地贴合，在患者自身活动的带动下，摩擦带电接触和静电感应高效地将机械能转化为电能，引导、增强淋巴细胞，成纤维细胞，巨噬细胞和角质形成细胞的迁移，从而加速伤口闭合；然而，在实际的临床试验中，我们发现单纯的微电流对角质形成细胞的迁移驱动还不足以满足伤口快速闭合的需要；因此我们需要联合其它因素来增强伤口愈合驱动力。

此外，传统观点认为生长因子是伤口愈合的驱动力，并将其作为治疗发展的中心阶段；迄今为止，很少有药物获得美国fda的批准或显示出临床有效性和安全性。而近期有研究发现表明，在几乎所有细胞中，其总蛋白质的2-3％是hsp90(a和b)；所有细胞的hsp90a储备都是为了快速提供细胞外hsp90a修复受损组织的需要；伤口边缘的角质形成细胞分泌hsp90a，加快再上皮化过程以闭合伤口；而诱导hsp90产生的条件有：温度，酒精，uv辐射，氧化剂，细胞周期，生长因子，感染，炎症，从缺氧恢复和葡萄糖饥饿等。

cn106334209a公开了一种聚多巴胺改性壳聚糖止血敷料，将壳聚糖与聚多巴胺形成的多孔互穿网络；且该敷料中包括至少一种钙盐。即此处的聚多巴胺层掺杂在壳聚糖压电膜内形成互穿网络是为了改变黏附性能；通过试验，本发明的发明人发现在壳聚糖压电膜内掺杂聚多巴胺会显著降低壳聚糖薄膜的压电效应，且韧性更差易断裂；此外，此种膜内掺杂的方式不利于敷料黏附皮肤，聚多巴胺的红外效应的升温无法快速达到皮肤表面。

技术实现要素：

第一方面，本发明提供一种壳聚糖压电膜，该壳聚糖压电膜具有很好的生物相容性和拉伸性能，通过壳聚糖的压电性能使膜无需外加设备自发产生电流的创面敷料；将其运用于创面修复时，加速了创面的愈合；另外，本发明提供的压电薄膜随着自身的弯曲形变随之可以产生微电流，可以在日常生活的简单应用中就可以解决创面修复的问题，比如说，糖尿病足患者在使用此壳聚糖压电膜制成的鞋垫或鞋底等可直接接触患者足部的产品时，在其日常行走的过程中就相当于给予挤压，产生电流，促进修复；其他的在臀部或者背部的创伤都可以在日常的生活中坐或躺都能够有效的解决挤压产生的电流促进修复的效果。

第二方面，本发明提供一种伤口敷料，该伤口敷料包括壳聚糖压电膜以及聚多巴胺层，所述聚多巴胺层至少覆盖所述壳聚糖压电膜的部分表面。；该伤口敷料可直接应用于创面，无需外加电源设备即可提供创面修复所需要的电流；本发明通过非掺杂的形式在壳聚糖压电膜的表面覆盖聚多巴胺层，该聚多巴胺层在近红外光(808nm)的照射下，该壳聚糖膜由于多巴胺的红外响应性而温度升高，使膜下方的创面区域温度随之上升，刺激热休克蛋白的产生，加快再上皮化过程以闭合伤口，进而促进创面愈合；即本发明中完成了通过光热效应上调热休克蛋白(hsp90)联合微电流促进角质形成细胞迁移共同加速创面闭合。

在本发明一些优选实施方式中，所述部分表面为与伤口接触的表面，此时可显著增强伤口敷料与皮肤的黏附性能，且同时使膜具有近红外感应性，较之在壳聚糖中掺杂聚多巴胺形成，本发明的公开采用在壳聚糖表面沉积覆盖压电膜，壳聚糖薄膜的压电效应不会受到影响，且韧性得以保持。

在本发明一些优选实施方式中，所述的聚多巴胺层覆盖壳聚糖压电膜的全部表面；此时产生的光热效应最强，更有利于加速创面闭合。

在本发明一些优选实施方式中，所述壳聚糖压电膜通过以下制备方法获得，将壳聚糖溶解在溶剂六氟异丙醇或醋酸中形成壳聚糖溶液，待溶剂挥发完全后得到壳聚糖压电膜；优选地，所述溶剂为六氟异丙醇；采用的极性溶剂六氟异丙醇较1％醋酸溶液更易于溶解壳聚糖且溶解后可更加快速挥发，无残留；且1％醋酸溶解壳聚糖挥发溶剂后做出的膜比较不稳定，在皮肤创面中会很快水解。相反，用选择六氟异丙醇作溶剂获得的膜具有更好的生物耐久性。

在本发明一些优选实施方式中，所述的聚多巴胺层通过以下制备方法获得：将壳聚糖压电膜置于ph为7～9的盐酸多巴胺溶液中浸泡，得到壳聚糖部分表面或者全部表面沉积有聚多巴胺层的敷料；优选地，壳聚糖压电膜浸没在ph为7～9的盐酸多巴胺溶液中，以在壳聚糖压电膜的全部表面通过沉积形成聚多巴胺层。

在本发明一些优选实施方式中，刺激热休克蛋白产生的温度可通过改变包覆的聚多巴胺的浓度以及近红外激光发射功率进行调节；优选地，通过改变多巴胺溶液浓度即可调节覆盖在壳聚糖压电膜的覆盖量；所述的盐酸多巴胺溶液的浓度为5～10mg/ml；优选为5～9mg/ml；更优选为6～8mg/ml；再优选为7～8mg/ml；更优选地，采用三(羟甲基)氨基甲烷溶液溶解盐酸多巴胺，所述的三(羟甲基)氨基甲烷浓度为9～11mmol/l，配置成的三(羟甲基)氨基甲烷溶液ph约为8.4。

第三方面，本发明提供一种壳聚糖压电膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶解在溶剂六氟异丙醇或醋酸中形成壳聚糖溶液，待溶剂挥发完全后得到壳聚糖压电膜；优选地，所述溶剂为六氟异丙醇；

在本发明一些优选实施方式中，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为0.1％～5％，由于壳聚糖的难溶性，形成1％的壳聚糖溶液形成的压电薄膜最为均匀平整。

在本发明另一些优选实施方式中，将壳聚糖溶液倒入至容器中，置于20℃～50℃中把溶剂挥发；在本发明一些具体实施方式中，采用37℃或者直接室温挥发均可以获得壳聚糖压电膜；在本发明的一个具体实施方式中，所述步骤一：于250mg壳聚糖粉末中加入25ml六氟异丙醇，边加入边用震荡器震荡；壳聚糖溶液的浓度为0.01g/ml，更易于壳聚糖的充分溶解和节省溶剂，从而形成的膜更加平滑，明显能更好地和创面贴合。

第四方面，本发明提供一种伤口敷料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将壳聚糖压电膜置于ph为7～9的盐酸多巴胺溶液中浸泡，得到壳聚糖部分表面或者全部表面沉积有聚多巴胺层的敷料；优选地，壳聚糖压电膜浸没在ph为7～9的盐酸多巴胺溶液中，以在壳聚糖压电膜的全部表面通过沉积形成聚多巴胺层；优选地，所述的盐酸多巴胺溶液的浓度为5～10mg/ml；更优选为5～9mg/ml；更优选为6～8mg/ml；再优选为7～8mg/ml；再优选地，采用三(羟甲基)氨基甲烷溶液溶解盐酸多巴胺，所述的三(羟甲基)氨基甲烷浓度为9～11mmol/l，配置成的三(羟甲基)氨基甲烷溶液ph约为8.4；在本发明一些具体实施方式中，用20ml的tris-buffur(三羟甲基氨基甲烷缓冲液)溶液溶解盐酸多巴胺，配置8mg/ml的盐酸多巴胺溶液；将壳聚糖压电膜裁成相同的合适大小的方块，浸没在配置的溶液里面，放置在摇床上摇晃；结束后用去离子水洗涤，即可得到聚多巴胺包覆的壳聚糖膜；在本发明一些具体实施例中，将步骤三得到的多巴胺膜裁成相同的合适大小的方块，浸没在20ml配置的溶液里面，放置在摇床上摇晃2h；在盐酸多巴胺的浓度为8mg/ml，包覆时间为2小时时，包覆上的聚多巴胺的量更适用于在适当的时间里达到我们的升温需求。

第五方面，本发明公开的伤口敷料在制备伤口敷料制品中的应用；在本发明一些具体实施方式中，在聚多巴胺层外表面敷有纱布，以形成纱布敷料。

第六方面，本发明获得一种伤口敷料组件，该组件包括上述所述的伤口敷料以及激光仪；优选地，采用808nm的红外激光照射敷在伤口处的伤口敷料8～11min，优先为9～10min；光照10min可以使创面温度保持在能使之产生热休克蛋白的温度5min，明显更能使创面修复。

本发明提供的壳聚糖(cs)结构通式如下所示：

该材料取之于鱼虾壳的纯天然无污染的材料，其变废为宝利用率高，；本发明制成的壳聚糖膜薄厚适宜，均匀光滑，聚多巴胺层均匀且牢固的覆盖于壳聚糖膜表面，因此可以长时间在室温下保存使用；通过将包覆聚多巴胺层的壳聚糖膜更好附着于创面，并清除创面ros，促进细胞增殖，保护并促进创面愈合；且由于聚多巴胺的近红外光热效应以及较高的光热转换效率，可以使膜在近红外光的照射下，升高温度，促使创面区域热休克蛋白90过表达，加快再上皮化过程以闭合伤口，进而促进创面愈合；而壳聚糖膜本身由于具有压电性能，可以在人体活动带动下，无需外加设备即可自发产生电流，进而促进角质形成细胞增殖和迁移，加快创面修复。

在体外环境中，壳聚糖膜随着自身的弯曲形变随之可以产生微电流，使电流表出现示数，用红外成像仪可以观察到在近红外激光的照射下温度逐渐升高。同时壳聚糖膜在聚多巴胺的作用下可以粘附在皮肤上，可以更好地保护创面以及更好地在人体活动的同时，产生形变，产生电流，传导温度，从而达到协同促进创面修复的目的。

附图说明

图1为本发明提供的挥发溶剂法制备伤口敷料(cm@da)的过程；

图2为实施例2得到的壳聚糖膜(cm)以及实施例4得到的伤口敷料(cm@da)的电镜图；

图3为实施例4得到的伤口敷料(cm@da)的压电性能图(弯曲所制备的包覆多巴胺的壳聚糖，电流表有微小示数)；

图4为实施例4得到的伤口敷料(cm@da)应用于创面并在808mn的激光照射下产生升温效果，用红外成像仪可观察到创面温度可达46.5℃。

具体实施方式

下面通过描述各例实施方案，更加具体的阐述本发明。通过对该发明的操作步骤进行描述，可体现出本法的简便、实用、应用性强等优点。

一、壳聚糖压电膜的制备方法

实施例1

壳聚糖压电膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：于250mg壳聚糖粉末中加入25ml1％醋酸溶液，边加入边用震荡器震荡。壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％。

步骤二：混合均匀后室温超声十分钟，加速溶解均匀并除去气泡。

步骤三：然后在通风橱中将混合均匀的溶液倒入干净的培养皿中，放置在通风橱中，待溶剂挥发后即可成膜。

实施例2

壳聚糖压电膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：如图1a所示，于250mg壳聚糖粉末中加入25ml六氟异丙醇，边加入边用震荡器震荡。壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％。

步骤二：混合均匀后室温超声十分钟，加速溶解均匀并除去气泡。

步骤三：如图1b所示，然后在通风橱中将混合均匀的溶液倒入干净的培养皿中，放置在通风橱中，待溶剂挥发后即可成膜，如图1c所示，所的膜为米白色。

将实施例1与实施例2获得壳聚糖压电膜进行比较，结果发现采用的极性溶剂六氟异丙醇较1％醋酸溶液更易于溶解壳聚糖且溶解后可更加快速挥发，无残留。且1％醋酸溶解壳聚糖挥发溶剂后做出的膜比较不稳定，在皮肤创面中会很快水解；而用选择六氟异丙醇作溶剂获得的膜具有更好的生物耐久性。

因此基于以上试验，在制作伤口敷料时，优选采用六氟异丙醇制作壳聚糖压电膜。

二、伤口敷料的制备方法

实施例3

伤口敷料的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：于250mg壳聚糖粉末中加入25ml六氟异丙醇，边加入边用震荡器震荡。壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％；

步骤二：混合均匀后室温超声十分钟，加速溶解均匀并除去气泡；

步骤三：然后在通风橱中将混合均匀的溶液倒入干净的培养皿中，放置在通风橱中，待溶剂挥发后即可成膜；

步骤四：配置三(羟甲基)氨基甲烷浓度为10mmol/l的tris-buffer缓冲液,所述tris-buffer缓冲液ph为～8.4，用20ml的tris-buffur(三羟甲基氨基甲烷缓冲液)溶液溶解盐酸多巴胺，配置5mg/ml的盐酸多巴胺溶液，将步骤三得到的多巴胺膜裁成相同的合适大小的方块，浸没在20ml配置的溶液里面，放置在摇床上摇晃；

步骤五：2h后用去离子水洗涤3遍，去除多余多巴胺，得到伤口敷料，参考图1d，伤口敷料的外层为深棕色的聚多巴胺层，将其置于培养皿中待用。

实施例4

伤口敷料的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：于250mg壳聚糖粉末中加入25ml六氟异丙醇，边加入边用震荡器震荡。壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％。

步骤二：混合均匀后室温超声十分钟，加速溶解均匀并除去气泡。

步骤三：然后在通风橱中将混合均匀的溶液倒入干净的中，放置在通风橱中，待溶剂挥发后即可成膜。

步骤四：配置三(羟甲基)氨基甲烷浓度为10mmol/l的tris-buffer缓冲液,所述tris-buffer缓冲液ph为～8.4，用20ml的tris-buffur(三羟甲基氨基甲烷缓冲液)溶液溶解盐酸多巴胺，配置8mg/ml的盐酸多巴胺溶液；将步骤三得到的多巴胺膜裁成相同的合适大小的方块，浸没在20ml配置的溶液里面，放置在摇床上摇晃。

步骤五：2h后用去离子水洗涤3遍，去除多余多巴胺，置于培养皿中待用，得到伤口敷料，置于培养皿中待用。

如图2所示，通过实施例2与实施例4的产品的电镜图，可以看出，实施例4得到的伤口敷料为，在壳聚糖薄膜表面覆盖有一层厚度均匀的聚多巴胺层；

将实施例4伤口敷料黏附于创面上，在创面上方10cm处用808nm的波长激光照射9min，如图4所示，用红外成像仪可以观察到伤口敷料在近红外激光的照射下温度逐渐升高，创面温度可达46.5℃，即达到升温效果。

实施例5

伤口敷料的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：于250mg壳聚糖粉末中加入25ml六氟异丙醇，边加入边用震荡器震荡。壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％。

步骤二：混合均匀后室温超声十分钟，加速溶解均匀并除去气泡。

步骤三：然后在通风橱中将混合均匀的溶液倒入干净的中，放置在通风橱中，待溶剂挥发后即可成膜。

步骤四：配置三(羟甲基)氨基甲烷浓度为10mmol/l的tris-buffer缓冲液,所述tris-buffer缓冲液ph为～8.4，用20ml的tris-buffur(三羟甲基氨基甲烷缓冲液)溶液溶解盐酸多巴胺，配置10mg/ml的盐酸多巴胺溶液；将步骤三得到的多巴胺膜裁成相同的合适大小的方块，浸没在20ml配置的溶液里面，放置在摇床上摇晃。

步骤五：2h后用去离子水洗涤3遍，去除多余多巴胺，得到伤口敷料，置于培养皿中待用。

二、伤口敷料的使用

试验例1

取实施例3～5得到的伤口敷料与实施例2得到的单独的壳聚糖压电膜，分别用808nm的红外激光照射10min作升温试验，结果如表1所示，

表1

结果发现，实施例2得到的单纯的壳聚糖压电膜，其与伤口接触的表面最终温度为25℃；而在不同浓度的盐酸多巴胺溶液中浸泡过得敷料最终温度表现差别较大，在5mg/ml的多巴胺溶液里浸泡过的壳聚糖压电膜最终温度为35℃，在8mg/ml的多巴胺溶液里浸泡过的壳聚糖压电膜最终温度为46℃，而在10mg/ml的多巴胺溶液里浸泡过的壳聚糖压电膜最终温度为68℃，68℃对皮肤会产生烫热不适感，而最终温度为35℃的伤口敷料对于伤口愈合的促进作用受到限制，因此选用实施例4得到的伤口敷料用808nm的红外激光照射10min时的温度更合适伤口创面。

试验例2

取实施例3～5得到的伤口敷料与实施例2得到的单独的壳聚糖压电膜，在实施例3～5中，通过改变盐酸多巴胺溶液的浓度在壳聚糖膜表面沉积形成不同厚度的聚多巴胺层，详见表2；此外，本实施例还对获得伤口敷料以及壳聚糖压电膜分别进行重复弯试验，对柔性及韧性行评估如表2所示。

表2各类壳聚糖膜的厚度及机械性能

结果发现实施例2获得的单纯的壳聚糖压电膜在皮肤上的黏附力差，容易从皮肤上脱落，无法持续有效发生压电效应；而过高浓度的聚多巴胺层会引起柔韧性差，易断裂；因此实施例3与实施例4获得伤口敷料无论与皮肤的黏附度以及柔韧性方面，均获得了好的结果，适用于伤口愈合敷料的制作。

试验例3

如图3所示，弯曲实施例4制备的伤口敷料，电流表有微小示数，表明伤口敷料具有压电性能，通过壳聚糖的压电性能使膜无需外加设备自发产生电流的创面敷料；将其运用于创面修复时，加速了创面的愈合；此外，压电薄膜随着自身的弯曲形变随之可以产生微电流，可以在日常生活的简单应用中就可以解决创面修复的问题，比如说，糖尿病足患者在使用此壳聚糖压电膜制成的鞋垫或鞋底等可直接接触患者足部的产品时，在其日常行走的过程中就相当于给予挤压，产生电流，促进修复；其他的在臀部或者背部的创伤都可以在日常的生活中坐或躺都能够有效的解决挤压产生的电流促进修复的效果。

试验例4

结合试验例1与试验例2的试验结果，进行小鼠伤口愈合试验；

实验材料：

取四组c57bl/6小鼠(包覆聚多巴胺层的壳聚糖膜并给予光照组(cm@da+hv)、包覆聚多巴胺层的壳聚糖膜组(cm@da)、单纯壳聚糖膜并给予光照组(cm+hv)、单纯壳聚糖膜组(cm))，在其背部上下两处均用打孔器打出直径为12mm的伤口；

实施例2得到的壳聚糖压电膜；

实施例4得到的伤口敷料；

红外激光仪型号：los-bld-0808-10w-c/p

实验方法：

第一组(cm)小鼠伤口敷有壳聚糖压电膜作为对照组；

第二组(cm+hv)小鼠伤口敷有壳聚糖压电膜并在创面给药后第0，4，7天对两组小鼠的创面用808nm的激光照射薄膜10min(光强为0.37w/cm²)；

第三组(cm@da)伤口敷有实施例4得到的伤口敷料；

第四组(cm@da+hv)伤口敷有实施例4得到的伤口敷料并在创面给药后第0，4，7天对两组小鼠的创面用808nm的激光照射薄膜10min(光强为0.37w/cm²)；

试验人员对两周后的各组小鼠的创面情况(包括创面直径、创面处表皮厚度以及微血管情况)进行检测分析，结果如表3所示；

表3

分别在给药的第0，4，10天时，对四组小鼠的的创面面积进行计算统计，结果如表4所示，

表4

由以上创面愈合试验可知，参考表3与表4所示，实施例4获得的伤口敷料在配合给予808nm激光照射时，其创面处表皮厚度较薄，已经趋近于正常皮肤表皮厚度，创面直径已经几乎接近于零，且创面区域皮肤已经长出新生毛细血管，且有部分已经转为大血管，因此实施例4获得伤口敷料在促进创面愈合的作用明显大于现有的单纯壳聚糖膜。