一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用

本发明涉及一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用，属于敷料辅助系统。

背景技术：

1、由细菌感染所引起的持续炎症反应和其他并发症阻碍了伤口的愈合，给全球医疗和经济带来了沉重负担。目前针对伤口的治疗，仍然主要依赖于伤口敷料。然而传统伤口敷料(如纱布、海绵和水凝胶基伤口敷料)的被动治疗方式无法适应伤口的动态发展并进行主动治疗和伤口状态监测。

2、随着新兴的柔性电子技术的发展和刺激相应等功能材料的深入研究和刺激响应型伤口敷料的发展为解决当前在伤口治疗方面所面临的问题提供了一种有效的解决途径。在伤口众多的众多生理参数中，伤口温度上升被认为是伤口发生感染的主要标志，最有希望作为伤口监测指标，而且在多种刺激响应型伤口敷料中，温度响应型伤口敷料由于其温和可控的刺激条件在实现主动按需治疗方面有很广前景。

3、因此一种具有伤口实时监测和主动按需治疗功能智能伤口敷料系统在促进伤口愈合方面显得尤为必要。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用，具体技术方案如下：

2、本发明目的在于提供了一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用，所述智能伤口敷料系统具有良好的温度响应控制药物释放、温度刺激和温度监测性能。

3、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

4、一种智能伤口敷料系统，包括温度响应载药纤维层、焦耳热刺激层和fpcb贴片；

5、所述温度响应载药纤维层是以聚己内酯为壳层、以羟丙基纤维素和环丙沙星为核层的同轴静电纺丝纤维膜；

6、所述焦耳热刺激层为mxene基加热薄膜；

7、所述fpcb贴片设置在温度响应载药纤维层和焦耳热刺激层之间。

8、更进一步的改进，包括以下步骤：

9、步骤1、温度响应载药纤维层的制备

10、将聚己内酯和第一溶剂混合获得壳层纺丝液，将羟丙基纤维素、环丙沙星与第二溶剂混合获得核层纺丝液；

11、将壳层纺丝液和核层纺丝液采用同轴静电纺丝法进行静电纺丝，得到同轴静电纺丝纤维膜，对同轴静电纺丝纤维膜进行修饰加工得到温度响应载药纤维层；

12、步骤2、mxene基加热薄膜的制备

13、将热塑性聚氨酯使用第三溶剂溶解后，使用流延法制备成膜，得到热塑性聚氨酯薄膜，热塑性聚氨酯薄膜经氧等离子体处理后作为焦耳热刺激层基底；

14、将mxene水分散液、碳纳米管和纤维素纳米纤维水分散液混合，得到mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料；

15、将mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料喷涂在焦耳热刺激层基底进行复合，得到mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层；

16、将聚二甲基硅氧烷作为保护层涂覆在mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层和焦耳热刺激层基底上进行封装，得到所述焦耳热刺激层。

17、更进一步的改进，所述壳层纺丝液中聚己内酯的质量体积比浓度为25％～45％；

18、所述第一溶剂为三氟乙醇；

19、所述核层纺丝液中羟丙基纤维素的质量体积比浓度为5％～10％(这里是指溶质的质量与溶液的体积之间的质量体积百分比)，所述核层纺丝液中环丙沙星的质量体积比浓度为1％～3％(这里是指溶质的质量与溶液的体积之间的质量体积百分比)；

20、所述第二溶剂为六氟异丙醇；

21、在静电纺丝时，静电纺丝温度为20～45℃，电压为12～25kv，壳层纺丝液和核层纺丝液的流速比为(1-4):1，接收距离为12～20cm。

22、更进一步的改进，所述第三溶剂为四氢呋喃，所述热塑性聚氨酯与第三溶剂的质量体积比浓度为12％～35％；所述热塑性聚氨酯薄膜的厚度为100-200μm，采用氧等离子体处理的时间为3～12min。

23、更进一步的改进，mxene水分散液的浓度为1～8mg/ml，纤维素纳米纤维水分散液的质量分数为5～10％，所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料中mxene、碳纳米管和纤维素纳米纤维的质量比为(3-6)：2：1；所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层的厚度为50～100nm；保护层的厚度为100-250μm。

24、更进一步的改进，在将mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料喷涂在焦耳热刺激层基底进行复合之前，将焦耳热刺激层基底固定于80℃热板上。

25、更进一步的改进，在100℃下将导电银浆涂覆在所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层的两端，在导电银浆涂覆时将铜质导线同时贴附固定，继续加热20～30min得到固化的导电电极。

26、更进一步的改进，所述fpcb贴片包括蓝牙芯片、cpu芯片、电子温度传感器、驱动芯片和柔性印刷电路基底，所述蓝牙芯片、cpu芯片、电子温度传感器和驱动芯片集成在柔性印刷电路基底上，对电子温度传感器使用聚二甲基硅氧烷进行封装，得到fpcb贴片；所述柔性印刷电路基底为聚氨酯，厚度为80～150μm；使用聚二甲基硅氧烷进行封装的厚度为100-250μm。

27、更进一步的改进，所述同轴静电纺丝纤维膜中聚己内酯、羟丙基纤维素和环丙沙星的质量比为(50-90):(3.5-6.5):1。

28、更进一步的改进，一种智能伤口敷料系统在制备组织创伤修复材料中的应用。

29、本发明的有益效果：

30、所述一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用

31、1、所述温度响应载药纤维层在微观下具有良好的纤维结构，无串珠形成具有可调的纤维直径和孔隙率，同时模仿细胞外机制的结构有利于细胞的迁移和增殖；同时纤维具有清晰的同轴结构，加载环丙沙星药物的温敏羟丙基纤维素核层被具有良好生物相容性的聚己内酯完全包覆，可以有效的响应温度刺激对伤口进行按需给药治疗。

32、2、本发明所述焦耳热刺激层中，1d的纤维素纳米纤维作为结构材料被引入到mxene片层中，增强了mxene的电阻稳定性，同时为解决纤维素纳米纤维作为一种绝缘材料引入mxene中所带来的电阻降低，又将另一种1d的具有良好导电性的碳纳米管添加到mxene-碳纳米管结构中，有效降低了复合涂层的整体电阻，同时碳纳米管的加入也进一步增强了焦耳热刺激层的电阻稳定性。进一步的，通过氧等离子体处理在热塑性聚氨酯薄膜表面引入极性亲水基团，使得mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维涂层可以与热塑性聚氨酯基底之间紧密连接，从而进一步增强焦耳热刺激层的电阻稳定性。这使得加热层具有稳定精确的焦耳加热性可为温度响应载药纤维层提供准确合适的温度刺激。

33、3、所述fpcb贴片通过低功耗蓝牙、驱动芯片、电子温度传感器等器件的集成，可以与智能手机进行无线通讯，进行实时伤口温度监测为判断伤口感染情况提供判断依据，并对焦耳热刺激层通过施加合适电压进行无线温度控制。

技术特征：

1.一种智能伤口敷料系统，其特征在于：包括温度响应载药纤维层、焦耳热刺激层和fpcb贴片；

2.根据权利要求1所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，所述壳层纺丝液中聚己内酯的质量体积比浓度为25％～45％；

4.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，所述第三溶剂为四氢呋喃，所述热塑性聚氨酯与第三溶剂的质量体积比浓度为12％～35％，所述热塑性聚氨酯薄膜的厚度为100-200μm，采用氧等离子体处理的时间为3～12min。

5.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，mxene水分散液的浓度为1～8mg/ml，纤维素纳米纤维水分散液的质量分数为5～10％，所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料中mxene、碳纳米管和纤维素纳米纤维的质量比为(3-6)：2：1；所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层的厚度为50～100nm；保护层的厚度为100-250μm。

6.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，在将mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂料喷涂在焦耳热刺激层基底进行复合之前，将焦耳热刺激层基底固定于80℃热板上。

7.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，在100℃下将导电银浆涂覆在所述mxene-碳纳米管-纤维素纳米纤维复合涂层的两端，在导电银浆涂覆时将铜质导线同时贴附固定，继续加热20～30min得到固化的导电电极。

8.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，所述fpcb贴片包括蓝牙芯片、cpu芯片、电子温度传感器、驱动芯片和柔性印刷电路基底，所述蓝牙芯片、cpu芯片、电子温度传感器和驱动芯片集成在柔性印刷电路基底上，对电子温度传感器使用聚二甲基硅氧烷进行封装，得到fpcb贴片；所述柔性印刷电路基底为聚氨酯，厚度为80～150μm；使用聚二甲基硅氧烷进行封装的厚度为100-250μm。

9.根据权利要求2所述的一种智能伤口敷料系统的制备方法，其特征在于，所述同轴静电纺丝纤维膜中聚己内酯、羟丙基纤维素和环丙沙星的质量比为(50-90):(3.5-6.5):1。

10.如权利要求1所述的一种智能伤口敷料系统在制备组织创伤修复材料中的应用。

技术总结
本发明涉及一种智能伤口敷料系统及其制备方法和应用，所述智能伤口敷料系统包括温度响应载药纤维层、焦耳热刺激层和FPCB贴片；所述温度响应载药纤维层是以聚己内酯为壳层、以羟丙基纤维素和环丙沙星为核层的同轴静电纺丝纤维膜；所述焦耳热刺激层为MXene基加热薄膜；所述智能伤口敷料系统具有良好的温度响应药物控释能力、焦耳加热能力和伤口温度监测能力。

技术研发人员：程跃,朱孟飞,汪健平,李兵,陈中嵘
受保护的技术使用者：安徽医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24