一种糖尿病伤口愈合敷料及其制备方法

1.本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种糖尿病伤口愈合敷料及其制备方法。


背景技术：

2.糖尿病慢性伤口是糖尿病最常见的并发症之一，已成为世界范围内日益受到关注的健康问题。慢性伤口虽不会像心血管疾病或者癌症一样迅速致人死亡，由于其带来的长期痛苦，严重影响患者的生活质量，加重家庭和社会照护体系的经济负担。
3.糖尿病慢性伤口病因复杂、治疗影响因素多、病情易反复、预后不明确等特点，也容易让患者产生疾病不确定感。迁延不愈的伤口还会造成住院时间的延长和住院费用的增加，增加了患者的痛苦感，降低了生活质量糖尿病慢性伤口不仅给患者身心带来痛苦，同时也会影响到家庭其他成员。
4.长期的照护任务和精神压力可能对照护者日常活动、身心健康、社交活动等产生负面影响。家庭成员的负面情绪又会进一步加重患者的心理负担。研究发现糖尿病足患者家属存在较强的焦虑情绪。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种糖尿病伤口愈合敷料及其制备方法，该糖尿病伤口愈合敷料能够抗炎、抗氧化应激、抗感染，加速伤口愈合和皮肤角质化，治疗糖尿病患者的伤口和皮肤损伤非常有效。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种糖尿病伤口愈合敷料的制备方法，包括如下步骤：
7.s1.将具有卵膜的生鸡蛋壳用磷酸溶液浸泡，取出水洗后高压灭菌处理，得鸡蛋卵膜；
8.s2.将所述鸡蛋卵膜在三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液中浸泡，取出水洗后平铺于硅油纸上，干燥，得到一侧为鸡蛋卵膜的硅油纸；
9.s3.将黄芪提取物、地黄提取物、聚己内酯和聚乙烯吡咯烷酮加入二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中制得皮层纺丝液，将冰片、薄荷脑和聚氨酯加入四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中制得芯层纺丝液，以步骤s2得到的硅油纸具有鸡蛋卵膜的一侧作为接收板，进行同轴电纺，去除硅油纸，得到卵膜复合纳米纤维膜；
10.s4.将所述卵膜复合纳米纤维膜经银沉积处理，得到糖尿病伤口愈合敷料。
11.进一步的，步骤s1中，磷酸溶液的浓度为40-50g/l，生鸡蛋壳与磷酸溶液的用量比为100g:(0.9-1.5)l，浸泡时间为8-12h，所述鸡蛋卵膜一侧具有羟基磷灰石薄层。
12.进一步的，步骤s1中，所述高压灭菌处理，温度115-141℃，压力为1-4atm。
13.进一步的，步骤s2中，所述三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液的浓度为0.1-0.5g/l，所述鸡蛋卵膜与三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液的用量比例为100g:(0.5-1.2)l；所述浸泡的温度
为2-8℃，浸泡时间为48-72h。
14.进一步的，步骤s2中，所述平铺于硅油纸上，具体为，将所述鸡蛋卵膜具有羟基磷灰石结构的一侧贴近所述硅油纸进行平铺。
15.进一步的，所述皮层纺丝液中，黄芪提取物、地黄提取物、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮和二氯甲烷与n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂的比例为(4-5)g:(5-8)g:(8-15)g:(0.5-1)g:100ml；所述二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中，二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(8-4):1。
16.进一步的，所述芯层纺丝液中，冰片、薄荷脑、聚氨酯和四氢呋喃与n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂的比例为(3-5)g:(4-6)g:(8-15)g:100ml；所述四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中，四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:(1-1.2)。
17.进一步的，所述同轴电纺的条件为：电压12-20kv，距离7-10cm，所述皮层纺丝液进样速率0.5-1.0ml/h，所述芯层纺丝液进样速率为0.3-0.7ml/h，温度25-35℃。
18.进一步的，步骤s2中，所述银沉积处理具体为：先采用1.5-2.0g/l硝酸银溶液浸泡处理2-4min，再用0.4-0.8g/l氢氧化钠溶液浸泡3-5min，之后水漂洗2遍，37-60℃烘干。
19.本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的糖尿病伤口愈合敷料。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.1)本发明提供的糖尿病伤口愈合敷料为皮芯结构的纳米纤维，皮层与芯层分别由不同高分子组成，一方面，不同高分子溶蚀后药物的释放速度不同；另一方面，载药不同，药物极性和高分子极性之间的关系不同，即具有分配效应，因此，该糖尿病伤口愈合敷料能够在高分子溶蚀以及药物的分配控释下实现分层次时序性药物释放，在伤口愈合的不同阶段对伤口的炎症、氧化应激、止痛止痒以及角质层形成进行良性干预。
22.2)经巯基活化的鸡蛋卵膜能够获得良好的透气性，使得氧气作用在伤口处，能使血管受损导致的缺氧病理状态得以改善，增强伤口组织的氧合；同时具有最优的保水性，能够维持湿性伤口环境。而且卵膜中活化的巯基能够锚定银离子，当银离子释放后还起到保持氧化还原平衡，抑制氧化应激过程的作用，特别在出血后伤口大量堆积fe
2+
的情况下能够防止因gsh池的耗竭诱导的细胞铁死亡。
23.3)通过控制磷酸溶液的浓度和用量，可控制磷酸对蛋壳的侵蚀程度，使得蛋壳上的碳酸钙经磷酸浸泡、高温处理后形成多孔羟基磷灰石结构，能够吸附大量的银离子，防止外部致病菌的侵入。而且钙离子向伤口处的迁移和释放，提高了细胞的生长和增殖速率。
附图说明
24.图1是伤口敷料动物在体实验结果，每组6只糖尿病小鼠。
25.图2是糖尿病小鼠伤口处理4天后组织中蛋白il-1β和tnf-α的水平，每组5只糖尿病小鼠。
26.图3是糖尿病小鼠伤口处理4天后组织中脂质过氧化水平检测结果，每组5只糖尿病小鼠。
27.图4是敷料对铜绿假单胞菌的抑菌圈实验结果。
具体实施方式
28.根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
29.本发明提供了一种糖尿病伤口愈合敷料的制备方法，包括如下步骤：
30.s1.将具有卵膜的生鸡蛋壳用磷酸溶液浸泡，取出水洗后高压灭菌处理，得鸡蛋卵膜；该步骤中，可以通过调节磷酸的量以及浸泡时间，来控制卵膜上是否具有羟基磷灰石薄层，且薄层不能过厚，否则会影响膜的柔性。本发明提供的实施例中，磷酸溶液的浓度为40-50g/l，生鸡蛋壳与磷酸溶液的用量比为100g:(0.9-1.5)l，浸泡时间为8-12h，得到的鸡蛋卵膜一侧具有一层薄薄的羟基磷灰石薄层。优选的，本发明实施例中，高压灭菌处理的温度为115-141℃，压力为1-4atm。
31.s2.将所述鸡蛋卵膜在三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液中浸泡，对鸡蛋卵膜进行巯基活化处理，然后，取出水洗后平铺于硅油纸上，干燥，得到一侧为鸡蛋卵膜的硅油纸。该步骤中，若使用的鸡蛋卵膜不具有羟基磷灰石薄层，直接将其平铺于硅油纸上；若使用的鸡蛋卵膜具有羟基磷灰石薄层，则将鸡蛋卵膜具有羟基磷灰石薄层的一侧朝下，平铺于硅油纸上。
32.该步骤中，对鸡蛋卵膜进行巯基活化处理是指采用三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液对鸡蛋卵膜进行浸泡处理，断开鸡蛋卵膜上蛋白质的二硫键形成游离的巯基，这些巯基不仅具有生物活性，而且能锚定银离子。为了获得最佳效果，本发明提供的实施例中，三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液的浓度为0.1-0.5g/l，鸡蛋卵膜与三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液的用量比例为100g:(0.5-1.2)l；浸泡的温度为2-8℃，浸泡时间为48-72h。
33.s3.将黄芪提取物、地黄提取物、聚己内酯和聚乙烯吡咯烷酮加入二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中制得皮层纺丝液；将冰片、薄荷脑和聚氨酯加入四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中制得芯层纺丝液，以步骤s2得到的硅油纸具有鸡蛋卵膜的一侧作为接收板，进行同轴电纺，去除硅油纸，得到卵膜复合纳米纤维膜；
34.皮层纺丝液中，黄芪提取物、地黄提取物、聚己内酯、聚乙烯吡咯烷酮和二氯甲烷与n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂的比例优选为(4-5)g:(5-8)g:(8-15)g:(0.5-1)g:100ml；二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中，二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺的体积比优选为(8-4):1。
35.芯层纺丝液中，冰片、薄荷脑、聚氨酯和四氢呋喃与n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂的比例优选为(3-5)g:(4-6)g:(8-15)g:100ml；所述四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合溶剂中，四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺的体积比优选为1:(1-1.2)。
36.同轴电纺的条件优选为：电压12-20kv，距离7-10cm，所述皮层纺丝液进样速率0.5-1.0ml/h，所述芯层纺丝液进样速率为0.3-0.7ml/h，温度25-35℃。
37.s4.将所述卵膜复合纳米纤维膜经银沉积处理，得到糖尿病伤口愈合敷料。优选的，银沉积处理具体为：先采用1.5-2.0g/l硝酸银溶液浸泡处理2-4min，再用0.4-0.8g/l氢氧化钠溶液浸泡3-5min，之后水漂洗2遍，37-60℃烘干。
38.实施例1：
39.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1l 43.9g/l磷酸溶液浸泡10h，再水洗后134℃，3atm下高压灭菌处理；
40.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.2l 0.3g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为4℃，浸泡时间为60h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
41.3、将4.7g黄芪提取物、5.4g地黄提取物、10g聚己内酯、0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为5:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将3.5g冰片、5.8g薄荷脑和10g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.1的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，皮层纺丝液进样速率0.8ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.35ml/h，温度28℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
42.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到糖尿病伤口愈合敷料a。
43.实施例2：
44.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用0.9l 40g/l磷酸溶液浸泡12h，再水洗后141℃，1atm下高压灭菌处理；
45.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.1l 0.5g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为2℃，浸泡时间为72h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
46.3、将4g黄芪提取物、8g地黄提取物、15g聚己内酯、1g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为4:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将3g冰片、6g薄荷脑和8g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压12kv，距离10cm，皮层纺丝液进样速率0.5ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.3ml/h，温度35℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
47.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.5g/l硝酸银溶液浸泡处理4min，再用0.4g/l氢氧化钠溶液浸泡5min，之后水漂洗2遍，60℃烘干，得到糖尿病伤口愈合敷料b。
48.实施例3：
49.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1.5l 50g/l磷酸溶液浸泡8h，再水洗后115℃，4atm下高压灭菌处理；
50.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.24l 0.1g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为8℃，浸泡时间为48h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
51.3、将5g黄芪提取物、5g地黄提取物、8g聚己内酯、0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为8:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将5g冰片、4g薄荷脑和15g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.2的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压20kv，距离7cm，皮层纺丝液进样速率1ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.7ml/h，温度25℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
52.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用2g/l硝酸银溶液浸泡处理2min，再用0.8g/l氢氧化钠溶液浸泡3min，之后水漂洗2遍，37℃烘干，得到糖尿病伤口愈合敷料c。
53.对比例1：
54.1、将4.7g黄芪提取物、5.4g地黄提取物、10g聚己内酯、0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为5:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将3.5g冰
片、5.8g薄荷脑和10g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.1的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，皮层纺丝液进样速率0.8ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.35ml/h，温度28℃，用硅油纸进行收集，得到纳米纤维膜；
55.2、步骤3制备的纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到敷料d。
56.对比例2：
57.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1l 43.9g/l磷酸溶液浸泡10h，再水洗后134℃，3atm下高压灭菌处理；
58.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳水洗后平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
59.3、将4.7g黄芪提取物、5.4g地黄提取物、10g聚己内酯、0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为5:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将3.5g冰片、5.8g薄荷脑和10g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.1的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，皮层纺丝液进样速率0.8ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.35ml/h，温度28℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
60.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到敷料e。
61.对比例3：
62.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1l 43.9g/l乙酸溶液浸泡10h，再水洗后134℃，3atm下高压灭菌处理；
63.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.2l 0.3g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为4℃，浸泡时间为60h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
64.3、将4.7g黄芪提取物、5.4g地黄提取物、10g聚己内酯、0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为5:1的混合溶液中制得皮层纺丝液，将3.5g冰片、5.8g薄荷脑和10g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.1的混合溶液中制得芯层纺丝液，进行同轴电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，皮层纺丝液进样速率0.8ml/h，芯层纺丝液进样速率为0.35ml/h，温度28℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
65.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到敷料f。
66.对比例4：
67.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1l 43.9g/l磷酸溶液浸泡10h，再水洗后134℃，3atm下高压灭菌处理；
68.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.2l 0.3g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为4℃，浸泡时间为60h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
69.3、将4.7g黄芪提取物、5.4g地黄提取物、10g聚己内酯、0.6g聚乙烯吡咯烷酮加入100ml二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺体积比为5:1的混合溶液中制得纺丝液，进行电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，纺丝液进样速率0.8ml/h，温度28℃，用步骤2制备的硅油纸进行
收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
70.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到敷料g。
71.对比例5：
72.1、取100g生鸡蛋壳，水洗，干燥后，用1l 43.9g/l磷酸溶液浸泡10h，再水洗后134℃，3atm下高压灭菌处理；
73.2、取20g步骤1处理的生鸡蛋壳浸泡于0.2l 0.3g/l三(2-羧乙基)膦盐酸盐溶液，浸泡温度为4℃，浸泡时间为60h，之后，水洗平铺于硅油纸上，卵膜的一面朝上，干燥；
74.3、将3.5g冰片、5.8g薄荷脑和10g聚氨酯加入100ml四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺体积比为1:1.1的混合溶液中制得纺丝液，进行电纺，条件为：电压16kv，距离8cm，纺丝液进样速率为0.35ml/h，温度28℃，用步骤2制备的硅油纸进行收集，得到卵膜复合纳米纤维膜；
75.4、步骤3制备的卵膜复合纳米纤维膜先采用1.7g/l硝酸银溶液浸泡处理3min，再用0.5g/l氢氧化钠溶液浸泡4min，之后水漂洗2遍，50℃烘干，得到敷料h。
76.伤口敷料动物在体实验
77.糖尿病小鼠伤口模型制作和伤口敷料在体实验：选取25-30g的7周龄雄性icr小鼠，自由取水取食饲养两天。按照70mg/kg体重腹腔注射1％的链脲佐菌素溶液，注射后第4天开始，每天测定随机血糖1次，连续3次随机血糖高于14.1mmol/l的动物，禁食4h后测定空腹血糖，血糖高于11.1mmol/l认为造模成功。如未达到该要求，可根据情况酌情增加一次链脲佐菌素注射(按照100mg/kg体重的1％stz溶液腹腔注射给予icr小鼠)。
78.取54只糖尿病造模成功小鼠，在其背部两侧用无菌打孔器造直径5mm全层皮肤伤口，随机平均分成9组，用于后续实验。
79.用紫外辐照30min处理的糖尿病伤口愈合敷料a-c和对比例敷料d-h分别覆盖于伤口处。外部用医用纱布包扎固定。每隔2d观察记录伤口并更换纱布，但不更换敷料。以无菌纱布作为对照，用image j软件统计伤口面积，结果取平均值
±
sd，如图1所示。
80.图1上，从无菌纱布处理的对照结果显示，糖尿病伤口是一种慢性伤口，靠自身免疫系统和修复机制愈合非常困难。但是本发明实施例制备的糖尿病伤口愈合敷料处理的伤口平均愈合时间为8-10d，而对比例伤口敷料的愈合时间大于14d。结果表明本发明实施例制备的糖尿病伤口愈合敷料较对比例伤口敷料具有更好的促进伤口愈合效果。
81.伤口敷料抗炎、抗氧化应激实验
82.按照前述过程构建糖尿病小鼠，取40只小鼠，在其背部两侧用无菌打孔器造直径5mm全层皮肤伤口，随机平均分成8组，用于后续实验。
83.用紫外辐照30min处理的糖尿病伤口愈合敷料a-c和对比例敷料d-h分别覆盖于伤口处。外部用医用纱布包扎固定。处理4d的糖尿病小鼠伤口组织，经匀浆后采用elisa检测试剂盒测定il-1β和tnf-α的水平，以健康小鼠同部位组织为对照，结果如图2所示；采用脂质过氧化含量检测试剂盒测定丙二醛含量，以健康小鼠同部位组织为对照，结果如图3所示。
84.图2和图3分别显示了本发明制备的糖尿病伤口愈合敷料处理的伤口组织中炎症因子il-1β和tnf-α的水平与正常组织相当，同时mda检测显示其氧化应激水平也与正常组织相同，说明伤口组织的炎症和氧化应激得到了控制，有利于伤口愈合。究其原因，卵膜的
透气和保水性以及其上活化巯基维持gsh池抑制氧化应激的作用，皮芯纳米纤维的分层次时序性药物释放均起到了关键作用。而对比例制备的伤口敷料，无法将组织中il-1β和tnf-α的水平以及氧化应激水平下调至正常水平，因此伤口愈合效果不如实施例组。
85.体外抗菌实验
86.糖尿病伤口愈合敷料a-c和对比例敷料d-h用打孔器制成直径8mm的圆片，紫外辐照30min处理后，放入接种有铜绿假单胞菌发酵液的营养琼脂平板，37℃培养18h后，测定抑菌圈直径，结果如图4所示。
87.图4结果显示，本发明制备的糖尿病伤口愈合敷料具有良好的抗菌性能，比对比例敷料抗菌性能更佳。究其原因，蛋壳膜上的多孔羟基磷灰石结构、以及活化的巯基都结合了大量的银离子，起到了显著的抗菌作用。