醫學護理用可降解水凝膠傷口敷料的制備及應用

馬瑩瑩

(中國人民解放軍聯勤保障部隊 第九八〇醫院，河北 石家莊 050000)

從結構屬性來看，水凝膠是一種三維網狀聚合物材料，在水分的影響下，該材料能夠溶脹處理大量的生物液體，保護聚合物鏈交聯內的網狀結構，為水凝膠處理的物體提供一個彈力作用。水凝膠內的聚合物側鏈骨架上連接了多種親水基團，能夠維持水凝膠的保水性能。隨著制備工藝不斷發展，研制得到了可降解類型的水凝膠，并將其運用到了傷口輔料當中。在處理傷口愈合過程中，水凝膠可吸附創面滲出物，幫助傷口上皮結構加速愈合，同時降低傷口的表面溫度，控制傷口產生的收縮過程，并保持創面處于濕潤的環境，加速創口表皮的膠原合成。制備醫學護理用可降解水凝膠傷口敷料成為了主要技術研究問題。根據抗菌機理，多數制備醫學護理用的可降解水凝膠傷口敷料作為預載引入，并在常規聚氨酯材料作為基底材料，通過酰胺反應控制膠體表面產生相容性。但經過長時間的應用測試發現，在制備傷口敷料過程中，調節原材料以不同的投料比，得到的傷口敷料有著不同的醫學應用價值。為此，研究醫學護理用可降解水凝膠傷口敷料制備過程，并開展應用分析。

1 材料與方法

1.1 準備水凝膠制備材料及儀器

根據水凝膠的交聯機制，利用水凝膠內形成的結構表征，準備的制備材料如表1所示。

表1 制備材料及規格Tab.1 Preparation materials and specifications

在表1中的制備材料及規格條件下，對應準備制備水凝膠所需的設備以及對應的型號，具體如表2所示。

表2 制備儀器設備及型號Tab.2 Preparation equipment and type

整理上述準備的制備材料以及制備儀器，按照水凝膠的機理作用，設置水凝膠制備方法。

1.2 設置制備方法

按照可降解的性能，在設置水凝膠制備方法前，改進制備NSC以及OHA過程，將含有少許的SA分散在CS介質內，并控制—NH與CS保持1∶1的比例，將其放置在培養皿中，保持60 ℃的溫度并攪拌90 min，離心處理后將沉淀分散在液體中，并加入質量濃度為150 mg/mL的氫氧化鈉調節溶劑為堿性環境，待液體呈黃色后，使用丙酮重復洗滌離心處理產生的沉淀，真空干燥處理并溶解至蒸餾水中，放置-20 ℃的環境內，凍干處理形成固體，留以待用。稱取3 g的HA放置反應器皿中，準備300 mL的去離子水，待物質完全溶解后，放置1.0 g高碘酸鈉，并用乙二醇不斷淬滅反應物質；待反應完全后，將含有反應物質的溶液轉入透析袋中，并用去離子水透析處理3 d，將析出的OHA留以待用。將上述制備的NSC、OHA溶解在磷酸鹽緩沖液中，并將氯化鈣溶于水，制備得到質量濃度為120 mg/mL的氯化鈣水溶液，分別將NSC與OHA放置在2組氯化鈣溶液中，標記溶液為PEG1溶液以及PEG2溶液。將2種溶液的混合液封口處理后，放置高壓滅菌箱內，調整滅菌器的運行溫度為120 ℃，加熱持續90 min后，控制組分呈溶液狀態，待均勻攪拌處理后，放置旋轉流變儀內運行10 min。使用熒光倒置顯微鏡觀察溶液內存在的氣泡，待溶液體系內的氣泡消失后，使用二氧化碳恒溫培養箱輻照2種溶液，調用實驗準備的掃描電子顯微鏡，獲取水凝膠結構的SEM圖像，結果如圖1所示。

圖1 水凝膠結構的SEM圖像Fig.1 SEM Image of hydrogel structure

由圖1可知，將制備得到的均勻的水凝膠結構，使用涂布機將水凝膠溶液涂布至PE膜上，另外一側放置含有浪紋的醫用聚氨酯半透膜，控制溶液的涂布厚度為2.5 mm，控制該涂抹構件自然冷卻成型，并剪裁處理為相同規格大小的矩形試件，采用封口機封口處理后，放置核磁共振波譜儀中輻照25 kGy，制備得到水凝敷料樣品。

2 表征傷口敷料特性

2.1 可溶解水凝膠溶脹度

稱取上述制備的傷口敷料樣本并放置在PBS緩沖液中，隨后放置在GX-2030類型的高溫循環器中。在20、25、30、35、40、55、60和65 ℃的恒溫環境下腫脹處理12 h，待傷口敷料達到溶脹平衡后，吸附表面存在的多余水分，并稱取傷口敷料的質量，計算傷口敷料的溶脹率結果，數值關系可表示為：

(1)

式中：為傷口敷料的溶脹率；為傷口敷料樣品在對應溫度條件下產生的溶脹平衡質量；為傷口敷料的原始質量。對應整理不同溫度環境下傷口敷料產生的溶脹率，結果如表3所示。

表3 傷口敷料溶脹率結果Tab.3 Swelling rate of wound dressings

由表3可以得知，制備的水凝膠傷口敷料具有較強的親水性。隨著環境溫度不斷上升，傷口敷料的溶脹率不斷增加，表明制備的水凝膠具有較強的吸附性，能夠滿足正常的傷口處理需求。

2.2 可溶解水凝膠可降解性

制備的水凝膠傷口敷料內存在結構支撐的薄膜結構，在表征其可降解性時，采用掃描電鏡獲取水凝膠敷料薄膜圖像，設置掃描電鏡的圖像掃描參數為20 μm，單位成像的規格為4.85 mm，獲取得到的水凝膠敷料未降解的結構如圖2所示。

圖2 未降解處理的敷料結構Fig.2 Undegraded dressing structure

由圖2可知，敷料內的薄膜結構光滑且密實，表面存在少量的顆粒結構。取少量土壤結構，并將傷口敷料放置土壤結構內，降解處理30 d后，按照上述規格的掃描電鏡獲取敷料結構的掃描圖，結果如圖3所示。

圖3 降解處理后的敷料結構Fig.3 Dressing structure after degradation treatment

由圖3可知，經過30 d降解處理后，傷口敷料內部結構被土壤內的微生物分解為凹凸不同的結構，薄膜表面由光滑變為粗糙，且薄膜結構內存在大小不一的孔。土壤內的微生物破壞了敷料膜的結構，產生了成分降解過程。根據表征處理得到的敷料特性可知，制備得到的水凝膠傷口敷料具有實際應用性。

3 可降解水凝膠傷口敷料應用

3.1 制備測試培養基

為測試制備的醫學護理用可降解水凝膠傷口敷料的應用性，培養基選定營養瓊脂培養基，準備5 g牛肉膏，并加入10 g的蛋白胨，攪拌均勻后放置5 g的氯化鈉，加入適量的蒸餾水，溶解為1 000 mL的溶液后，加入濃度為0.1 mol/L的過氧化鈉，調節溶液的pH值為弱酸性后，放置滅菌箱內滅菌處理30 min。在配置培養基的緩沖劑時，將2.5 g的磷酸氫二鈉與1.3 g的磷酸二氫鉀加入500 mL的蒸餾水中，待充分溶解后，使用鹽酸將該混合溶液的pH值調節到7.4左右；待滅菌處理完畢后，將該溶液與上述配置的培養基融合，并在培養基的斜面上接種環細菌，將含有環細菌的培養基放置在恒溫的生物培養柜內，保持倒置狀態培養24 h，并選定菌落生長良好的菌落，將其移植到培養基中。將未移植菌落的培養基放置紫外燈環境內輻照滅菌處理12 h，并密封至分裝袋中作為空白對照組。

鑒于敷料涂抹纖維材料性質的差異，將培養基內的菌落稀釋到10倍，按照實際的反應時間，控制單位葡萄桿菌落在單位時間增長數量為30 cfu，培養處理完畢后，采用涂布棒將菌液均勻涂抹在培養基器皿中，最終培養形成的菌落培養基如圖4所示。

將圖4內制作形成的培養基作為可降解水凝膠傷口敷料的處理對象，根據周期范圍內抑制得到的菌落數量，測定制備傷口敷料應用過程產生的抑菌率。

圖4 制作形成的菌落培養基Fig.4 Colony-forming medium formed by making

3.2 測定抑菌率結果

按照上述制備得到的菌落培養基，定義水凝膠傷口敷料的抑菌率，數值關系可表示為：

(2)

式中：為計算得到的抑菌率；為植入培養基內的菌落數量；為對照組內的菌落數量。按照上述定義的數值關系，最終得到傷口敷料的細菌抑制結果，具體如圖5所示。

圖5 傷口敷料細菌抑制結果Fig.5 Bacterial inhibition results of wound dressing

由圖5傷口敷料的細菌抑制結果可知，在環細菌環境下，傷口敷料能夠有效抑制44%的細菌，傷口敷料的細菌抑制效果較佳。在葡萄桿菌細菌環境內，制作的傷口敷料能夠有效抑制41%的細菌，傷口敷料的細菌抑制效果較好。由此可知，制造得到的傷口敷料具有較佳的細菌抑制效果，可應用在傷口護理過程中。

3.3 組織膠原沉積

根據上述細菌抑制效果，采用MTT分析來評估制備的傷口敷料的應用性。取少量EA.hy926內皮細胞放置膜敷料上培養72 h，在無菌條件下，手動在置模上劃出一個創口，在電子顯微鏡上觀察該創口上的組織膠原分布，結果如圖6所示。

圖6 傷口創口的膠原分布Fig.6 Collagen distribution in the wound

由圖6傷口創口的膠原分布可知，創口表面并未形成細菌毒性，傷口創口上并未產生膠原增殖。在該創口上放置制備的水凝膠傷口敷料后，觀察12 h，發現表皮結構內產生了部分組織膠原沉積；具體結果如圖7所示。

由圖7可以發現，隨著水凝膠傷口敷料細菌抑制效果的不斷加強，創口表皮對蛋白產生吸收作用，組織結構內產生纖連蛋白，促進膠原結構產生沉積，加速了止血與傷口愈合。待組織膠原進一步活動后，觀察傷口敷料應用24 h后產生的膠原沉積情況，具體結果如圖8所示。

圖7 敷料處理12 h后的膠原沉積Fig.7 Collagen deposition after 12 h of dressing treatment

圖8 敷料處理24 h后組織膠原沉積Fig.8 Collagen deposition in tissues after 24 h of dressing treatment

由圖8發現，隨傷口敷料處理時間不斷增長，活化后的組織膠原與敷料之間產生一種酚類物質，該種物質促進組織膠原再生，活化傷口創口內的細胞，實現膠原結構的快速沉積。由此可知，所制備的可降解水凝膠傷口敷料能夠有效地抑制細菌再生，促進傷口創面產生膠原沉積，加速傷口的愈合；這在醫學護理過程中具有極佳的臨床應用性。

4 結語

從醫學護理的角度來看，水凝膠傷口敷料具有較強的抗污、抗非特異性蛋白的性能，在實際制備處理過程中，通過控制不同的材料配比，制備不同處理強度的傷口敷料。通過模擬傷口環境，可知制備得到的傷口敷料能夠有效抑制細菌，加速傷口創面的愈合。在未來傷口敷料制備過程中，希望所研究的傷口敷料制備過程能夠為其提供理論支持。