海藻酸盐医用敷料的特点与应用(2),医学工程论文

　　Saarai等[16]将海藻酸钠（SA）和明胶（G）以不同的浓度混合，加入聚乙二醇、丙三醇和氯化钠制成水凝胶。该水凝胶呈现了高度的弹性特性，类似于人类皮肤的滞弹性反应；对液体的高吸收性，使其可作为渗出性伤口敷料的潜在材料，提供和维持适当的潮湿环境以避免疤的形成和伤口脱水。

　　SA/G的比例明显影响水凝胶的结构和形态，特别是随着SA含量的减少，水凝胶的形态从颗粒状变为纤维状。同时，水凝胶的形态与溶胀度也密切相关，溶胀度随着SA含量的增加而减少。水凝胶的黏弹性明显取决于其构成，与其溶胀性有关。水凝胶的黏弹性随着溶胀度的增加而降低。

　　考虑到黏弹性和吸收性，该水凝胶的的最佳比例是SA∶ G为1∶1.Singh等[17]将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和海藻酸盐混合，用γ辐射将银纳米粒子加入，制成水凝胶。15%PVP和0.5%的海藻酸盐混合可获得最大比例的凝胶。该水凝胶24h的吸液量为1 881%~2 361%,湿蒸汽透射率为278.44g·（m2h）-1.含纳米银水凝胶表现了强烈的抑菌作用，含0.07×10-3纳米银的水凝胶能完全抑制微生物的生长。

　　该水凝胶能避免渗出性伤口的液体积聚，具有强的抑菌作用，而且其液体处理特性都满足了理想伤口敷料的要求，在伤口敷料的临床应用方面有巨大潜力。

　　Pereira等[18]制备了海藻酸盐/芦荟汁水凝胶，该凝胶未呈现出相分离或不相容的区域，芦荟汁的加入，有助于通过增加降解温度来增加凝胶的热稳定性以及减少凝胶的重量损失，增加凝胶的透明度。凝胶浸入蒸馏水中24h,几乎不溶，呈现了适用于皮肤的足够的机械性质。芦荟汁的比列和溶液的pH对凝胶的吸水和膨胀有影响。芦荟汁含量的增加能明显增加凝胶的吸水性。该凝胶的特性使其可应用于伤口治疗和药物递送。

　　Li等[19]制备了1种新型的可注射水凝胶，该水凝胶是由N,O-羧甲基壳聚糖和氧化海藻酸盐组成的，并且加入了纳米姜黄素，纳米姜黄素是用简单的纳米沉淀法制备的，颗粒大小约为40nm,其能从水凝胶中缓慢释放，以1种持续的方式刺激成纤维细胞增殖，毛细血管形成和胶原产生，对伤口愈合期起明显作用。该水凝胶有许多优点，例如：吸收渗出液，固定和激活渗出液中的生长因子，无细胞毒性，使用简单以及可生物降解和在伤口中生物吸附等，所以其在伤口治疗方面的应用可能有巨大潜力。

　　2.3纤维形式

　　海藻酸纤维用于敷料，一般是用湿法纺丝的方法。所谓湿法纺丝就是将高聚物溶解于适当的溶剂以配成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入到凝固浴中凝固成丝条。海藻纤维的制备过程主要为：将可溶性海藻酸盐（铵盐、钠盐、钾盐）溶于水中形成黏稠溶液，脱泡过滤后通过喷丝孔挤出到含有二价金属阳离子（镁离子除外，一般为钙离子）的凝固浴中，形成固态海藻酸钙纤维长丝。该长丝经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维。

　　纤维可梳理成网而制成非织造布，还可经过针刺使纤维互相交缠而增加强力，然后将非织造布切割成所需尺寸，最后检验、消毒和包装[6].Mikoajczyk等[20]采用湿法纺丝方法得到了海藻酸锌和海藻酸铜纤维。该海藻酸纤维有低的总孔隙体积和许多小孔，具有高吸收力和高的保水力，以及改善的消除静电压的能力。通过抗菌性测试和抑菌性测试发现海藻酸锌和海藻酸铜纤维都具有良好的抗菌、抑菌效应。结果表明，24~26cN/tex水平的纤维韧性适合于加工成敷料和平整的纺织品用于医学用途。

　　Watthanaphanit等[21]将6%海藻酸钠水溶液与均质的壳聚糖晶须胶态悬浊液混合，用湿法纺丝制成纤维，获得了含有壳聚糖晶须的海藻酸纤维。壳聚糖晶须以单个的细长棒形体和聚合体形式存在。单个晶须的平均长度和宽度分别为309nm和64nm,平均长宽比约为4.8.含有1%质量分数壳聚糖晶须的海藻酸盐纱线（30根单根纤维）的机械性能研究表明，纳米复合纱线的抗张强度有明显改善，但是断裂伸长率明显降低。

　　SEM结果表明，壳聚糖晶须能很好的包埋在单个纤维中。壳聚糖晶须从纳米复合纱线中的释放是有剂量依赖性的，它依赖于表面侵蚀现象。含有0.2%和0.6%质量分数壳聚糖晶须的纳米复合纱线的释放半衰期分别为6h和小于1h.壳聚糖晶须的加入，使纳米复合纱线对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有抗菌活性，所以，该纤维可作为伤口敷料材料。

　　除了湿法纺丝，静电纺丝也是制备海藻酸纤维的常用方法。静电纺丝是1种对带电荷聚合物溶液加高压电场形成加速射流生产直径为5~500nm纤维的方法，相比传统方法制备的纺丝，静电纺丝直径小2~4个数量级。静电纺丝纤维表面积大，孔隙率高，有利于细胞黏附和增殖；透气、透湿性好，为伤口的修复和愈合提供良好环境[22].Tarun等[23将海藻酸钙和聚乙烯醇以不同比例混合，用静电纺丝法获得纳米复合材料。该纤维的直径为191.5~98.1nm,含有最大海藻酸钙含量的混合纳米纤维复合网状物的水蒸气透过率为2 725.8g/（m2·2h），这有助于在伤口表面保持潮湿环境。海藻酸钙浓度的增加减少了纳米纤维的大小，增加了每一单位面积的小珠子的数量，同时由于海藻酸钙对水分的吸收，湿蒸汽透射率降低，而对金黄色葡萄球菌的抑菌活性逐渐增加。

　　体内实验结果表明，该纳米纤维材料可以用于治疗伤口。Fan等[24]用纤维胶喷丝头将海藻酸盐和羟丙基壳聚糖溶液纺入含有氯化钙和乙醇的凝固浴中，获得混合纤维。红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射结果表明，由于分子间氢键的强烈作用，海藻酸盐和羟丙基壳聚糖具有良好的可混合性。当羟丙基壳聚糖含量为30wt%时，混合纤维的抗张强度和断裂伸长最佳。羟丙基壳聚糖的加入明显改善了混合纤维的保水性，且保水性随着羟丙基壳聚糖含量的增加而增加。用硝酸银水溶液处理的纤维对金黄色葡糖球菌呈现良好的抗菌活性。这种新的海藻酸盐和羟丙基壳聚糖混合纤维在伤口敷料方面的应用有前景。

　　Shalumon等[25]用静电纺丝技术制成海藻酸钠/聚醋酸乙烯酯（PVA）纤维垫，然后将合成的平均直径为160nm的ZnO纳米粒子以不同的浓度（0.5%,1%,2%和5%）加入纤维垫中获得复合纳米纤维。由于粒子的加入，纤维的直径有些微增加。

　　ZnO的加入使纤维的热稳定性的值增加。细胞毒性研究表明，细胞活力随着ZnO浓度的增加而减少，含有0.5%和1%ZnO的纳米纤维毒性较低，含有较高浓度ZnO的纳米纤维是有毒的。该复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有抑菌作用，且抑菌作用与ZnO的浓度成正比。如果能确定ZnO的最适浓度，使其毒性最小，同时具有最大的抑菌作用，则该纤维可作为伤口敷料的理想生物材料。

　　Park等[26]将海藻酸钠和聚氧化乙烯（PEO）按不同的比例混合，用静电纺丝法获得纳米纤维。加入卵磷脂作为天然表面活性剂，以移除纳米纤维中的小珠子。随着海藻酸盐含量的增加，混合纳米纤维呈现明显的纤维状。SA/PEO的比例为1/2和2/2时，能得到光滑、均一的良好的纳米纤维。CaCl2的交联改善了纤维的形态，该纳米纤维呈现了良好的均匀性和吸水性，生物相容性。该聚合纳米纤维可作为生物和医学应用，用于伤口敷料。

　　3 结语

　　现代伤口敷料在传统敷料的基础上已有了很大发展，其本质特征是在伤口周围保持和创造湿润的环境，以促进伤口的愈合。海藻酸盐用于敷料主要是因为它与伤口渗出液接触后能形成凝胶（高吸收性），通过形成强亲水性凝胶而产生高吸收力，这既限制了伤口分泌物，也使细菌感染降低到最低[27].同时，海藻酸盐可制成各种形式的敷料，还可添加不同的抗菌剂，制成抗菌敷料，以满足不同的伤口需要。

　　但是因为海藻酸盐敷料需要一定的湿度才能有效发挥作用，所以它们不能用于干燥的伤口和被坚硬的坏死组织所覆盖的伤口。这是因为海藻酸盐敷料会使伤口脱水，延迟愈合，这也是海藻酸盐敷料的主要缺点[28].这方面还需要通过更多的实验研究进行修正。海藻酸盐作为1种天然多糖，在自然界中含量丰富，无毒安全，可生物降解，生物相容性高，还可负载多种药物，因此，在伤口敷料方面的应用，具有广阔的前景。