专利名称：一种可加速创面愈合的功能性创伤敷料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于创面修复领域的敷料制品及其制备方法，属医用高分子材料。
背景技术：
创伤敷料是能够起到暂时保护烧伤、溃疡、创伤等伤ロ，防止污染，促进愈合的医用材料，使用创伤敷料是进行创伤治疗的有效手段之一。随着现代生活节奏的加快和医疗保健需求的不断增长，创伤敷料的需求量也在逐年増加。目前国内创伤敷料产品的需求市场规模巨大，根据北京华通人商用信息有限公司(ACMR)的研究，2010年中国创伤敷料的 市场需求达400亿元左右。现今已上市或正在研发的敷料根据材质不同大致可分为传统敷料、天然敷料、合成敷料、组织工程敷料和药物敷料等几大类，其中影响カ最大、应用时间最长、目前占据大部分市场的仍然是传统的纱布类敷料。随着对创伤愈合过程中病理生理机制研究的不断深入，人们认识到使用敷料的目的不仅仅是为了覆盖创面以防止出血及感染，理想的敷料还应该能够促进创伤愈合。为了在保护创面的同时更加有效地治疗伤ロ，许多敷料在使用时加入了药物成分，从而成为功能性敷料。虽然在各类敷料产品中，功能性敷料目前所占的市场份额最小，2011年的市场份额仅为6. 50%左右，但该类产品代表了创伤敷料的发展方向，呈现迅速增长的趋势。由于国内敷料企业产业结构落后，自主知识产权的先进技术较少、研发投入不足等原因，目前功能性敷料的国内市场基本上以进ロ为主，发达国家该类产品的技术处于领先地位，产品价格也较高。此外，载药功能性敷料的制备エ艺相对复杂、成本较高，在一定程度上限制了其广泛应用。因此研发ー种具有自主知识产权且制备简便、成本低廉的功能性创伤敷料具有广阔的市场前景。电刺激能够促进多种生长因子的表达和分泌，影响细胞的増殖、分化及再生等功能。电刺激在促进骨折修复及神经再生、治疗骨质疏松、慢性溃疡等领域已有应用，但将其应用于创伤敷料的研发尚未见报道。压电物质可以用于制备具有电刺激效应的生物材料。压电物质是指受到外力作用时会在该物质两端面间产生电势差(压电效应)的晶体材料。压电物质分为无机和有机两大类，前者又分为压电晶体(单晶体)和压电陶瓷(多晶体)，分别以石英晶体和钛酸钡陶瓷为代表；后者又称压电聚合物，以聚偏ニ氟こ烯(PVDF)为代表。压电物质在生物材料领域的应用，最常见的是压电陶瓷应用于骨组织工程。由于压电陶瓷刚性强、弾性弱，应用于血管、神经、筋膜等软组织尚未见报道，因此压电聚合物PVDF近年来受到了很多关注。PVDF是ー种多晶型聚合物，常见的晶型主要有a、P及Y三种。通常自由基聚合反应合成的PVDF主要由a晶型构成，不显示压电性。a晶型通过机械拉伸或电场极化可以转变为压电性很强的P晶型。静电纺丝是ー种通过强电场カ对带静电荷的聚合物溶液或熔体进行拉伸，从而得到微米或纳米级超细纤维的加工エ艺。有研究报道，通过静电纺丝可以直接从PVDF溶液得到P晶型的PVDF纤维
发明内容
本发明以不同质量比的聚氨酯(PU)和压电聚合物聚偏ニ氟こ烯(PVDF)为原料，通过静电纺丝的方法提供了ー种可加速创面愈合的功能性创伤敷料。其中，！3U在功能性创伤敷料中起增加弹性的作用。进而通过体外细胞学实验及动物在体实验，验证了该功能性创伤敷料的生物相容性、电刺激效应以及加速创面愈合的作用。本发明还提供制备所述功能性创伤敷料的制备方法。为实现上述目的，本发明采取如下措施本发明可加速创面愈合的功能性创伤敷料是ー种PU/PVDF电纺膜，其中I3U和PVDF的质量比为1:3 3:1 ;所述PU/PVDF电纺膜的厚度为150 250 Um0上述可加速创面愈合的功能性创伤敷料的制备方法采用静电纺丝技术，具体地说，包括以下步骤(I)将PU和PVDF分别溶于四氢呋喃(THF)和ニ甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂中 配制成I3U纺丝液和PVDF纺丝液；所述混合溶剂中THF和DMF的体积比为I: I ;所述I3U纺丝液和PVDF纺丝液中溶质和溶剂的质量体积比均为12% ；(2)将步骤(I)中配制的PU纺丝液和PVDF纺丝液按体积比为1:3 3:1混合，配制成不同比例成分的TO/PVDF混合纺丝液；(3)将步骤(2)中配制的不同比例成分的PU/PVDF混合纺丝液分别通过静电纺丝得到PU/PVDF电纺膜；(4)将步骤(3)中制备的PU/PVDF电纺膜先在70%こ醇溶液中浸泡10分钟，再用生理盐水浸泡30分钟，以此进行消毒及彻底去除TO/PVDF电纺膜中可能残留的溶剂成分后，即得可加速创面愈合的功能性创伤敷料。在上述制备方法中，所述步骤(3)中静电纺丝过程所涉及到的操作參数如下注射泵流速为O.fl.O ml/h，直流高压发生器输出电压为12 18 kV，针头与接收板之间的距离为15 20 cm。在上述制备方法中，所用的溶剂和聚合物原料均为医药级，THF和DMF均能以任意比溶于こ醇和水。本发明的优点是通过简单的エ艺制备了ー种可加速创面愈合的功能性创伤敷料，与现有的敷料制品相比具有以下特点(I)制备エ艺简便、成本低廉；(2) PU和PVDF均是生物惰性材料，对动物体无毒无害，PU/PVDF电纺膜的微纳米级孔径可在保证透气性的同时防止新生组织长入，从而避免创面粘连发生；(3) TO/PVDF电纺膜的压电性使其在发生形变时能够产生电刺激效应，从而加速创面愈合。
图I为不同比例成分的PU/PVDF电纺膜；图2为PVDF粉末、PU/PVDF电纺膜和I3U电纺膜的X射线衍射图谱； 图3为PVDF粉末、PU/PVDF电纺膜和I3U电纺膜的热分析图谱；图4为PVDF粉末、PU/PVDF电纺膜和I3U电纺膜的红外光图谱；图5为PU/PVDF电纺膜接种NIH3T3细胞后培养I天、3天、5天，分别用扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察的结果(标尺长度IOOum)；图6为NIH3T3细胞在PU/PVDF电纺膜和24孔细胞培养板孔底(构成材料为组织培养聚苯こ烯)分别培养I天、3天、5天、7天的增殖情况(*p〈0. 05)；图7为非压电激发的TO/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的I3U/PVDF电纺膜细胞层划痕区域0、6、12、24小时的细胞汇合情况(标尺长度200 y m)；图8为24小时内为非压电激发的TO/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的PU/PVDF电纺膜细胞层划痕区域的平均细胞汇合速率(*p〈0. 05)；图9为非压电激发的TO/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的I3U/PVDF电纺膜细胞层粘附Hoechst 33342染色细胞的情况(标尺长度100 u m)；图10为非压电激发的TO/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的I3U/ PVDF电纺膜细胞层粘附Hoechst 33342染色细胞的数量(*p〈0. 05)；图11为非压电激发的PU/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的I3U/PVDF电纺膜细胞层胶原蛋白(Collal)、弹性蛋白(Eln)及纤维连接蛋白(Fn)的mRNA表达水平(*P〈0. 05)；图12为非压电激发的TO/PVDF电纺膜、压电激发的I3U电纺膜和压电激发的I3U/PVDF电纺膜细胞层Collal、Eln及Fn的蛋白表达水平(*p〈0. 05)。
具体实施例方式參照说明书附图，并结合下述实施方式进ー步说明本发明，应理解，说明书附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。实施例I PU电纺膜的制备(I)将THF和DMF按等体积混合，配制成THF/DMF混合溶剂；(2)将PU溶于步骤(I)配制的THF/DMF混合溶剂中，于室温下搅拌至完全溶解，得到PU纺丝液；其中，PU纺丝液中溶质与溶剂的质量体积比为12% ；(3)将步骤(2)配制的PU纺丝液进行静电纺丝，设置注射泵流速为0. 8^1. 0 ml/h，直流高压发生器输出电压为12 18kV，调整针头与接收板之间的距离为15 20 cm；(4)通过控制时间和移动接收板，制备得到I3U电纺膜，其厚度为15(T250 u m。实施例2 PVDF电纺膜的制备(I)将THF和DMF按等体积混合，配制成THF/DMF混合溶剂；(2)将PVDF溶于步骤(I)配制的THF/DMF混合溶剂中，于室温下搅拌至完全溶解，得到PVDF纺丝液；其中，PVDF纺丝液中溶质与溶剂的质量体积比为12% ；(3)将步骤(2)配制的PVDF纺丝液进行静电纺丝，设置注射泵流速为0. 8^1. 0ml/h，直流高压发生器输出电压为12 18kV，调整针头与接收板之间的距离为15 20 cm；(4)通过控制时间和移动接收板，制备得到PVDF电纺膜，其厚度为15(T250 u m。实施例3 PU/PVDF电纺膜的制备(I)将THF和DMF按等体积混合，配制成THF/DMF混合溶剂；(2 )分别将PU和PVDF溶于步骤(I)配制的THF/DMF混合溶剂中，于室温下搅拌至完全溶解，得到I3U纺丝液和PVDF纺丝液；其中，PU纺丝液和PVDF纺丝液中溶质与溶剂的质量体积比均为12% ；
(3)将步骤(2)配制的PU纺丝液和PVDF纺丝液分别按1:3 3:1的体积比混合，于室温下搅拌均匀，配制成不同比例成分的TO/PVDF混合纺丝液；(4)将步骤(3)配制的不同比例成分的TO/PVDF混合纺丝液进行静电纺丝，设置注射泵流速为0. 8^1. 0 ml/h，直流高压发生器输出电压为12 18kV，调整针头与接收板之间的距离为15 20 cm ；(5)通过控制时间和移动接收板，制备得到不同比例成分的TO/PVDF电纺膜，其厚度为150 250 um (參见附图I)。实施例4 PU/PVDF电纺膜及对照组的表征(I)分别测量实施例I制备的I3U电纺膜、实施例2制备的PVDF电纺膜及实施例3制备的不同比例成分的TO/PVDF电纺膜的抗拉强度和断裂伸长率，測量结果见表I。单因素方差分析显示各组数据间均具有显著性差异(P〈0. 05)，表明PU/PVDF电纺膜的力学性能随PU所占比例的增加而提高。表I抗拉强度和断裂伸长率表征结果
表征结果^
权利要求
1.一种可加速创面愈合的功能性创伤敷料，其特征在于所述功能性创伤敷料是一种聚氨酯/聚偏二氟乙烯电纺膜，其中聚氨酯和聚偏二氟乙烯的质量比为1:3 3:1 ;所述聚氨酯/聚偏二氟乙烯电纺膜的厚度为15(Γ250 μ m。
2.一种可加速创面愈合的功能性创伤敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (O将聚氨酯和聚偏二氟乙烯分别溶于四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂中配制成聚氨酯纺丝液和聚偏二氟乙烯纺丝液；所述混合溶剂中四氢呋喃和二甲基甲酰胺的体积比为1:1 ;所述聚氨酯纺丝液和聚偏二氟乙烯纺丝液中溶质和溶剂的质量体积比均为12% ； (2)将步骤(I)中配制的聚氨酯纺丝液和聚偏二氟乙烯纺丝液按体积比为1:3 3:1混合，配制成不同比例成分的聚氨酯/聚偏二氟乙烯混合纺丝液； (3)将步骤(2)中配制的不同比例成分的聚氨酯/聚偏二氟乙烯混合纺丝液分别通过静电纺丝得到聚氨酯/聚偏二氟乙烯电纺膜； (4)将步骤(3)中制备的聚氨酯/聚偏二氟乙烯电纺膜先在70%乙醇溶液中浸泡10分钟，再用生理盐水浸泡30分钟，即得可加速创面愈合的功能性创伤敷料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中静电纺丝时注射泵流速为O. 8^1. O ml/h，直流高压发生器输出电压为12 18kV，注射泵针头与接收板之间的距离为 15 20 cm。
全文摘要
本发明涉及一种可加速创面愈合的功能性创伤敷料及其制备方法。本发明所述功能性创伤敷料是一种聚氨酯(PU)/聚偏二氟乙烯(PVDF)电纺膜，由质量比为1:3~3:1的PU和PVDF为原料，通过静电纺丝的方法制备而成，其中PU/PVDF电纺膜的厚度为150~250 μm。本发明的功能性创伤敷料可利用压电聚合物PVDF产生的电刺激效应加速创面愈合，具有生物相容性好、制备简便且成本低廉等优点，市场发展前景广阔。
文档编号D01F8/10GK102861355SQ201210385628
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者郭洪峰, 应希, 张家平 申请人:中国人民解放军第三军医大学