胶原/壳聚糖复合抗菌敷料膜的制备与表征

摘要

皮肤对于维持人体正常的生理功能具有重要作用，在日常生活中，皮肤容易受到外界伤害和机体自身的原因而形成各种伤口如烧伤、割伤、烫伤和各种慢性伤口如肢体溃疡、褥疮、糖尿病足等。选择一种理想的创面敷料对于创伤的愈合具有十分重要的意义。基于创面湿润愈合理论而开发的新型敷料相对于传统敷料而言具有明显优势，能够维持创面湿润微环境，但新型敷料功能单一，难以通过综合作用全面促进创伤愈合。本论文的研究针对传统敷料的弊端，在新型敷料的基础上开发新一代具有抗菌止血综合作用的功能敷料。
　　胶原（Col）具有优良的生物学性能如生物相容性、生物可降解性和止血性等，已经被证实能够促进创面的愈合，是开发新一代功能敷料的理想材料，但是胶原同时也存在力学性能差、结构稳定性差、易感染细菌，其单独难以直接用于创面敷料。壳聚糖（CS）具有优良的生物相容性、抗菌性和可降解性，与胶原可以实现良好的易混性，同时其刚性链结构可以增强混纺膜的力学性能，在医用敷料领域具有广阔的应用前景。聚氧化乙烯（PEO）具有良好的生物相容性，其柔性链结构可以增加分子链间的交缠，是静电纺丝过程中常用的助纺剂。为了结合胶原与壳聚糖两者材料的优势，同时，为了从组分和结构上仿生天然细胞外基质，可以采用静电纺丝技术制备出胶原和壳聚糖的复合纳米纤维，其混纺膜的力学性能优良、抗菌性能以及凝血性能良好，在生物医用敷料领域具有潜在的应用前景。
　　本研究以六氟异丙醇（HFIP）、乙酸（AA）和去离子水（H2O）的混合溶液为溶剂，通过“两步法”的配液方法，纺丝液的浓度固定为3 wt％，添加20%PEO作为助纺剂，调节Col和CS的比例，配制出Col/CS/H2O浓度比例分别为80:0:20、65:15:20、40:40:20、15:65:20、0:80:20的纺丝溶液，实验证实在纺丝电压为18 kV，推注速度为1 mL/h，接收距离为22 cm的条件下，所有比例的纺丝性能良好，并且随着共混体中壳聚糖含量的增加，纳米纤维直径先降低后升高。
　　为探究胶原与壳聚糖对混纺膜的相互作用，分别对不同比例的混纺膜的结构稳定性、力学性能、理化性能、抗菌性、血液相容性进行了分析表征。混纺膜的结构稳定性结果表明：随着壳聚糖含量的增加，溶胀明显降低，结构稳定性提高。当混纺膜中壳聚糖的含量高于40%时，在PBS中浸泡24 h后可以维持比较良好的纳米纤维结构。通过对混纺膜的力学性能进行分析，发现随着壳聚糖比例的增加，混纺膜的力学性能不断提高，但是当壳聚糖比例超过40%后，混纺膜断裂强度增加幅度明显降低。通过红外光谱分析，发现胶原蛋白和壳聚糖分子间存在氢键等相互作用。DSC分析显示了混纺膜的热稳定情况，并且 DSC分析进一步验证了胶原蛋白和壳聚糖分子间相互作用的存在。
　　通过琼脂平皿扩散法和吸收法两种抗菌测试方法对混纺膜的抗菌性能进行了表征，研究表明胶原纳米纤维膜在一定程度上会促进细菌的繁殖，而随着壳聚糖的加入，细菌繁殖受到抑制，混纺膜的抑菌率逐渐从50-56%（15%CS含量），90-92%（65%CS含量）提高到94-95%（80%CS含量）。根据标准 GB/T20944.2判断，当壳聚糖含量高于65%时，混纺膜具有抗菌性。
　　为了表征混纺膜的血液相容性，我们对混纺膜的溶血性能，凝血与血小板粘附性能进行了表征，并且与商用的止血敷料进行对比。溶血测试结果表明不同比例的混纺膜试样均无溶血现象。凝血与血小板粘附测试结果表明，混纺膜的结构稳定性以及混纺比都会对凝血效果产生影响，胶原与壳聚糖均具有良好的凝血效果，当壳聚糖含量较低时，由于结构稳定性差，无法提供血小板粘附的场所，使得吸附的血小板数量较少，凝血效果欠佳。随着壳聚糖含量上升，混纺膜形貌良好，胶原和壳聚糖两者的凝血发生协同作用，使得凝血指数先降低后升高。壳聚糖对于提升混纺膜的力学性能、形貌稳定性和抗菌性起到重要作用，而胶原对于混纺膜的凝血性能和血小板粘附性能起到重要作用。当胶原/壳聚糖/PEO比例为15:65:20时，混纺敷料膜具有较好的抗菌性，同时力学性能优良，可以提供和商用止血敷料一样优异的凝血性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 医用敷料简介

1.2 材料的选择与性质

1.3 静电纺丝技术简介

1.4 课题的研究意义与内容

第二章 敷料膜的制备及其理化和力学性能研究

2.1 引言

2.2 实验材料与实验仪器

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 敷料膜的抗菌性能研究

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 敷料膜的血液相容性能研究

4.1 引言

4.2 实验材料与实验仪器

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 不足与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文情况

致谢