一種控釋保水抗菌水凝膠瘡面敷料制備及應用效果

摘 要：針對傳統醫用敷料藥物緩釋性能和抗菌性能較差的問題，提出一種新型醫用水凝膠材料的制備。試驗結果表明，該水凝膠材料拉伸性強度為79.23 kPa，斷裂伸長率為417%，楊氏模量為26 kPa，平衡含水率為110%，可吸收超過自身質量11倍的水分，吸水后保水時間達到37 h，溶脹平衡時間為35 h，具備作為醫用敷料的條件。負載藥物后，藥物快速釋放時間為24 h，藥物釋放平衡時間為120 h，表現出良好的藥物緩釋性和抗菌性能。將水凝膠材料用于系統性紅斑狼瘡并發帶狀皰疹的護理治療中，患者的感染情況及皰疹愈合情況均表現出明顯的優勢。

關鍵詞：醫用敷料；瘡面護理；水凝膠材料；抗菌性能；藥物緩釋性

中圖分類號：TQ427.2 + 6 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2024）11-0049-04A study on the preparation and application effectof a controlled-release water-retainingantibacterial hydrogel sore dressingLIN Hui（The Fourth People’s Hospital of Zigong，Zigong 643000，Sichuan China）

Abstract：In view of the poor drug release and antibacterial properties of traditional medical dressings，a new typeof medical hydrogel adhesive material was proposed. The test results showed that the tensile strength of the hydrogeladhesive material was 79.23 kPa，the elongation at break was 417%，the Young’s modulus was 26 kPa，and theequilibrium moisture content was 110%. The hydrogel adhesive material could absorb 11 times more water than itsown weight. After absorbing water，the water retention time reached 37 h，and the swelling equilibrium time was35 h，it has the basic conditions to be used as a medical dressing. After loading the drug，the rapid release time ofthe drug was 24 hours，the drug release equilibrium time was 120 hours，demonstrating good drug sustained releaseand antibacterial performance. The application of hydrogel adhesive in the nursing treatment of systemic lupus ery?thematosus complicated with herpes zoster shows obvious advantages in the infection and herpes healing of patients.

Key words：medical dressings；surface care for sores；hydrogel adhesive；antibacterial performance；drug sustainedRelease

隨著現代醫學的發展，人們對于醫用敷料也有了更多的要求。尋找一種性能更完全的醫用敷料對護理工作有重要意義。對此，部分學者也進行了很多研究，如制備了一種聚賴氨酸抗菌肽改性明膠多功能水凝膠，并對其性能進行表征 [1] 。研究了一種可生物降解殼聚糖/香草醛抑菌膜，并研究了該膜在醫用輔料方面的應用潛力 [2] 。制備了一種聚對二氧環己酮/聚乙烯醇復合水凝膠，并對其性能進行研究 [3] 。制備了一種聚多巴胺/銀復合抗菌聚氨酯海綿，并對其基礎性能進行研究 [4-5] 。以上學者為傷口敷料的發展提供了參考。本研究提出一種水凝膠材料，并研究了該凝膠在系統性紅斑狼瘡患者瘡面護理的應用效果。

1 試驗部分

1. 1 材料與設備

主要材料：透明質酸納（HA）（AR，華鈺生物科技）；L-天冬氨酸（L-ASP）（AR，美味達生物科技）；丙烯酰胺（AM）（AR，宏源環保科技）；稀鹽酸（AR，萊麒生物科技）；無水氯化鋅（AR，吉業升化工）；乙基- （3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）（AR，魏氏化學試劑）；N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）（AR，旭晨化工科技）；亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）（AR，楚星化工）；過硫酸銨（APS）（AR，三聚化工科技）。

主要設備：HWCL3 型磁力攪拌器（長城科工貿）；DZF-6070A型真空干燥箱（捷呈實驗儀器）；SS-150型掃描電子顯微境（善時儀器）；WCR-112 型綜合熱分析儀（北光宏遠儀器）；FTM-100型萬能試驗機（恒旭試驗機技術）；HD-UV90型紫外分光光度計（霍爾德電子科技）。

1. 2 試驗方法

（1）在50 mL蒸餾水中放入1. 5 gHA，充分攪拌后放入冰箱內靜置溶解，靜置時間為8 h，得到質量分數為3%的HA水溶液；

（2）在80 mL蒸餾水中放入2. 87 g L-ASP，在攪拌的狀態下緩慢加入質量分數為10%的稀鹽酸，直至L-ASP完全溶解，得到L-ASP水溶液；

（3）在34. 075 g無水氯化鋅中加入適量稀鹽酸，定容至50 mL，得到濃度為0. 5 mol/L的氯化鋅溶液；

（4）在凝膠狀態的HA水溶液中依次放入1.38gEDC和0. 828 gNHS，在磁力攪拌的作用下混合均勻，攪拌時間為30 min；

（5）在混合溶液中加入4 gAM，繼續攪拌10 min使其完全溶解，然后依次加入4 mL L-ASP水溶液和6 mL氯化鋅溶液，充分攪拌混合；

（6）在混合溶液中依次放入0.02gMBA和0.04 gAPS，繼續攪拌2 h，得到凝膠狀液體；

（7）將凝膠倒在玻璃板上壓片，然后在真空烘箱內加熱，加熱溫度和時間分別為50 ℃和3 h，得到抗菌水凝膠粘膠，記為Zn-HA-ASP-PAM。

1. 3 性能測試

1. 3. 1 熱穩定性分析

通過綜合熱分析儀對水凝膠粘膠熱穩定性進行分析 [7] 。測試條件：測試氣氛為氮氣；升溫速率為10 ℃/min；升溫區間為0～600 ℃。

1. 3. 2 拉伸性能

通過萬能試驗機對水凝膠粘膠拉伸性能進行測試，拉伸速率為10 mm/min。

1. 3. 3 親水性測試通過全自動接觸角測試儀對水凝膠粘膠親水性能進行測試 [8] 。

1. 3. 4 含水率、保水率和溶脹性能

將水凝膠粘膠完全浸入去離子水中使其充分吸水溶脹，每隔1 h取出粘膠樣品進行稱重，直至連續3 h重量不再發生變化，第一次重量不再發生變化的時間為平衡溶脹時間。將溶脹后粘膠放入真空干燥箱內37 ℃恒溫烘干，每隔1 h取出稱重，直至連續3 h重量不發生變化，第一次重量不再發生變化的時間為平衡保水時間 [9-10] 。

含水率表達式為：含水率（%）=溶脹樣品質量/初始樣品質量×100%（1）

1. 3. 5 藥物緩釋性

將干燥后水凝膠粘膠完全浸入還原型抗壞血酸（ASA）溶液中振蕩 2 d，然后將負載 ASA 后的樣品放入經過預處理的透析袋內并用夾子夾緊，然后在100 mLpH7.4的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）內振蕩釋放，每隔4 h取1 mL釋放介質，通過紫外分光光度計測定吸光度，推算出藥物累計釋放量 [10-11] 。

1. 3. 6 抗菌性能

將醫用無菌紗布和水凝膠粘膠制成6 mm的圓形樣品，然后分別放在涂布有菌液的培養基平板上，在生化培養箱內進行培養，培養溫度和時間分別為37 ℃和24 h，通過菌落計數器對抑菌圈直徑進行計算。若抑菌圈直徑大于7 mm，則代表該材料具有抑菌性能 [12-13] 。

2 結果與討論

2. 1 基礎性能測試

2. 1. 1 熱穩定性分析

以HA凝膠為對照，對抗菌水凝膠粘膠熱穩定性進行分析，結果見圖1。

由圖1可知，抗菌水凝膠粘膠失重10%和失重50%的溫度分別為195 ℃和390 ℃，均明顯高于HA凝膠，表現出良好的熱穩定性。這是因為鋅離子進入凝膠體系后，增強了非共價作用，使得凝膠內部網絡結構較穩定，因此熱穩定性良好 [14-17] 。

2. 1. 2 拉伸性能

水凝膠拉伸性能測試結果見表1。

由表1可知，制備的Zn-HA-ASP-PAM拉伸性強度為79. 23 kPa，斷裂伸長率為417%，楊氏模量為26 kPa，拉伸性能良好。這是因為鋅離子會增強凝膠內部非共價鍵作用，使其交聯程度增加，形成緊密的三維網絡結構。該結構在受外力作用時，通過分子內旋變形對應力進行吸收和分散，阻礙了微觀裂紋的蔓延，增強了粘膠材料的拉伸性能 [18] 。

2. 1. 3 親水性能

通過水接觸角測試表征材料的親水性能，結果為：水凝膠粘膠的水接觸角為87°，說明該粘膠材料的親水性良好。這是受HA分子上存在的大量—OH和—COOH，PAM分子上存在酰胺基等親水基團的影響。水凝膠粘膠的親水性良好，為其作為傷口敷料奠定了基礎。

2. 2 凝膠吸水、保水及溶脹性能

水凝膠粘膠吸水、保水，及溶脹性能測試結果見表2。

由表2可知，水凝膠平衡含水率為110%，可吸收超過自身重量11倍的水分，吸水后保水時間達到37h，溶脹平衡時間為35 h，吸水、保水和溶脹性能均表現良好。以該水凝膠粘膠材料作為瘡面護理材料時，可以吸收大量傷口滲出液，延長敷料使用時間，降低敷料更換次數，同時可以保持瘡面濕潤的環境，為瘡面的愈合提供良好的環境 [19] 。

2. 3 藥物緩釋性能

通過包埋乙酰水楊酸對水凝膠藥物緩釋性能進行研究，結果見圖2。

由圖2可知，在釋放初期（24 h），藥物快速釋放，24 h后，藥物釋放速率開始變得緩慢，直至120 h后，水凝膠的藥物釋放達到平衡，表現出良好的藥物緩釋性能。以該水凝膠材料作為瘡面護理材料時，可以通過在水凝膠上負載相應的藥物，在使用敷料的過程中，將藥物控釋到傷口處，幫助瘡面的愈合 [20] 。

2. 4 實際應用效果觀察

2. 4. 1 一般資料

選擇2020年6月～2021年6月入院治療的系統性紅斑狼瘡并發帶狀皰疹患者60例，年齡均在35～45歲間。納入標準：病人資料完整，經臨床診斷確診為系統性紅斑狼瘡并發帶狀皰疹患者，皰疹不出現在患者頭部，不患有其他皮膚性或重要器官疾病。患者和家人知曉并同意試驗內容，并簽署同意書。排除標準：患者資料不全；自身不愿意配合試驗；患有其他嚴重皮膚病及重要器官疾病。

2. 4. 2 應用方法

將患者平均分為試驗組和對照組，每組30例。

工作人員用生理鹽水清洗皰疹部位，并用質量濃度為0.5%碘伏消毒水進行局部濕敷消毒，通過無菌空針抽取皰液后涂抹藥物。試驗組使用制備的水凝膠材料進行包扎，對照組使用普通醫用紗布進行包扎。

2. 4. 3 應用觀察

通過患者瘡面感染情況和帶狀皰疹癥狀改善情況評價水凝膠材料對系統性紅斑狼瘡患者瘡面效果。創面感染情況分為無感染，輕度感染，中度感染和重度感染。帶狀皰疹改善程度從疼痛緩解時間、皰疹消退時間和皮損結痂時間三方面出發，通過RNS數字分級法進行評分，評分越高，疼痛程度越高，愈合時間越長。

2. 4. 4 應用效果

（1）瘡面感染情況：患者創面感染情況統計見表3。

由表3可知，使用普通醫用紗布進行包扎的患者感染多達17例，中度感染患者多達5例。而經過水凝膠粘膠包扎的患者僅有2例出現輕度感染，無中度感染和重度感染的情況出現。這就說明本試驗制備的水凝膠粘膠可有效抵抗細菌的影響，避免患者出現二次感染造成病情加重。

（2）帶狀皰疹癥狀改善情況：患者帶狀皰疹改善情況見表4。

由表4可知，試驗組患者皰疹癥狀改善情況明顯優于對照組，可以快速緩解患者疼痛，幫助皰疹消退，減少皮損結痂時間。

3 結語

（1）水凝膠材料具備良好的拉伸性能和吸水保水性能，具備作為傷口敷料的基礎條件；

（2）水凝膠材料藥物快速釋放時間為24 h，釋放平衡時間為120 h，可精準的將藥物控釋到傷口處，幫助瘡面的愈合；

（3）將水凝膠粘膠用于系統性紅斑狼瘡并發帶狀皰疹的護理治療中，患者的感染情況及皰疹愈合情況均明顯優于普通醫用膠布護理的患者，在臨床醫學方面具備較好的應用前景。

【參考文獻】

[1] 江云靜，黃童黛，曹玉玉，等. 聚賴氨酸抗菌肽改性明膠多功能水凝膠的構建與應用[J]. 高等學校化學學報，2024，45（1）：172-180.

[2] 羅華麗，房震. 可生物降解殼聚糖/香草醛抑菌膜的制備及性能[J]. 工程塑料應用，2023，51（12）：27-34.

[3] 郭守城，邢瑞權，杜學超，等. 聚對二氧環己酮/聚乙烯醇復合水凝膠的制備及性能[J]. 高分子材料科學與工程，2024，40（1）：57-65.

[4] 謝益思，樊李紅，陳田田，等. 聚多巴胺/銀復合抗菌聚氨酯海綿的制備及其性能[J]. 武漢理工大學學報，2023，45（8）：1-7.

[5] 劉宇凡. 可3D打印透明質酸雙網絡水凝膠的制備及性能研究[D]. 天津：天津工業大學，2022.

[6] 張媛媛，柯福佑，王想軍，等. PI-rGO/SnO 2 氨氣傳感器的制備[J]. 合成纖維，2022，51（8）：21-26.

[7] 于超群，龍云澤，劉現峰，等. 載藥靜電紡絲纖維研究及應用進展[J]. 青島大學學報（醫學版），2023，59（1）：147-150.

[8] 黃雨欣，王偉，楊濤，等. 基于殼聚糖的水凝膠用于傷口敷料的研究進展[J]. 杭州師范大學學報（自然科學版），2023，22（3）：233-239.

[9] 李蠡，高歌，張麗，等. 碳納米纖維紡絲抗菌敷料制備及實際應用效果比較[J]. 粘接，2023，50（7）：73-76.

[10] 潘國瑩，張吉傲笛，梁永平，等. 刺激響應性水凝膠傷口敷料用于糖尿病慢性傷口修復的研究進展[J]. 四川大學學報（醫學版），2023，54（4）：726-730.

[11] 馬叢叢，吳廣升. 銅在抗菌敷料中應用研究進展[J]. 青島大學學報（醫學版），2023，59（3）：471-474.

[12] 單蓉蓉，周敏露，朱日祥，等. 3D打印技術制備納米銀自凝膠敷料及普外科應用與護理[J]. 粘接，2023，50（8）：107-110.

[13] 李淑琪，馬曉振，鐘銀燕，等. 醫用聚氨酯敷料研究進展[J]. 中國材料進展，2023，42（8）：640-648.

[14] 張荃，段思雨，霍中元，等. 基于殼聚糖的新型敷料及其應用[J]. 化學進展，2023，35（10）：1450-1460.

[15] 李兢思，李俊欣，王思煒，等. 淺析生物醫用材料中傷口敷料的研究現狀[J]. 生物醫學工程與臨床，2023，27（6）：818-823.

[16] 龔雨薇，張華林. 促創面愈合的載藥復合功能性敷料的研究進展[J]. 寧夏醫科大學學報，2023，45（10）：1065-1071.

[17] 陳海萍，紀軍，吳素蓉，等. 一種傷口敷料生物膜的電紡絲制備技術[J]. 井岡山大學學報（自然科學版），2023，44（6）：101-106.

[18] 王譯澤，陳鶴鳴，晁小珊，等. 聚丙烯腈/馬齒莧提取物傷口敷料的制備及抗菌性能[J]. 功能高分子學報，2023，36（6）：578-586.

[19] 吳雯，陳琳，洪楓. 細菌納米纖維素/殼聚糖微球復合膜的制備及評價[J]. 纖維素科學與技術，2023，31（3）：1-6.

[20] 徐密，張良，何志仙. 納米羅勒精油/聚乙烯吡咯烷酮-聚乙烯醇水凝膠傷口敷料制備及性能表征[J]. 復合材料學報，2024，41（2）：748-760.