改性復(fù)合海綿敷料的研制

1、改性復(fù)合海綿敷料的研制生物活性玻璃（BG是一種性能優(yōu)良的組織修復(fù)材料，具有 良好的生物相容性、生物活性、生物礦化特性，良好的力學(xué)和骨 傳導(dǎo)性等，常用于骨、齒科等的修復(fù)治療 1-5 ，是目前唯一能 促進(jìn)生長因子的生成、 細(xì)胞的繁衍以及活化細(xì)胞基因表達(dá)的人工 合成的無機(jī)材料 6 ，還能誘導(dǎo)細(xì)胞本身的上皮生長因子的合成， 為創(chuàng)面提供天然上皮生長因子， 促進(jìn)創(chuàng)面快速愈合。 硅烷偶聯(lián)劑 在結(jié)構(gòu)中帶有一個或數(shù)個活性官能團(tuán)， 具有高的反應(yīng)活性， 能夠 有效地改善無機(jī)粉體與高分子材料的界面相容性， 使硅烷偶聯(lián)劑 在材料的偶聯(lián)、粘結(jié)、潤滑、生物配位和催化 7-11 等領(lǐng)域得到 廣泛應(yīng)用。明膠（ Gelatin

2、）是一種不均一的具有高分子量的水 溶性蛋白質(zhì)混合物，具有較好的親和性、較低的粘度、較高的韌 性及可逆性等優(yōu)良的物理性質(zhì)， 還具有較高的表面活性， 較好的 成膜性和吸水膨脹性等，長期以來被應(yīng)用于醫(yī)藥、感光材料、食 品、造紙、印刷、日用化工等領(lǐng)域 12 。目前，國內(nèi)外興起了一種新的傷口護(hù)理理念一濕性愈合理 論。在此理論的影響下，新型醫(yī)用濕性敷料也不斷的出現(xiàn)，為傷 口護(hù)理帶來了新的方法。 醫(yī)用濕性敷料按其載體形態(tài)可分為水凝 膠、海綿、薄膜、纖維、紗布等類型。該文采用溶膠一凝膠法合 成多孔生物活性玻璃（MBG,然后用氨丙基三乙氧基硅烷（APTES 偶聯(lián)劑對其進(jìn)行改性，將APTES中的氨丙基接枝在生物活

3、性玻璃 表面，得到改性生物活性玻璃（SBG。最后選用香草醛作交聯(lián) 劑，采用真空冷凍干燥法將 SBG與羧甲基殼聚糖（CMC、明膠（Gel）進(jìn)行復(fù)合，制備出 CMC-Gel/SBG復(fù)合海綿，并考察了海 綿的微觀形貌、孔隙率、吸水率、保濕率和透氣率。研究發(fā)現(xiàn)， CMC-Gel/SBG復(fù)合海綿具有多孔結(jié)構(gòu)、高的孔隙率、高的吸水率 和保濕率，有望在醫(yī)用濕性敷料領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 復(fù)合海綿敷料的制備1.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 生物活性玻璃，實(shí)驗(yàn)室自制。其他試劑均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑XX公司。1.1.2 實(shí)驗(yàn)過程（ 1）溶膠凝膠法制備多孔生物活性玻璃 本文采用溶膠凝膠法， 以聚乙二醇

4、作造孔劑和模板劑， 檸檬 酸（CA作催化劑和穩(wěn)定劑，以正硅酸四乙酯（ TEOS為硅源、 磷酸三乙酯（ TEP 為磷源、四水硝酸鈣為鈣源合成多孔生物活 性玻璃。稱取0.14 gCA，加入10 mL去離子水和20 mL無水乙醇，室溫下磁力攪拌10 min，隨后邊攪拌邊加入12.5 gTEOS，攪拌30 min，溶液轉(zhuǎn)為清澈透明；緩慢滴加 0.73 gTEP，繼續(xù)強(qiáng)力攪 拌 20 min ，再緩慢加入 8.5 gCA ，充分?jǐn)嚢?20 min ，最后再加 1.3 gPEG，充分?jǐn)嚢? d，即得到溶膠液。將溶膠液室溫下靜置陳化形成均勻透明的塊狀凝膠。凝膠在60 C真空干燥箱中干燥24 h。將得到的干凝

5、膠置于坩鍋中，放入馬弗爐中650 C燒結(jié)2h。自然冷卻后，在瑪瑙研缽中研磨，得白色MBG末。（2）多孔生物活性玻璃的改性 稱取一定量自制的多孔生物活性玻璃粉體，放入三口燒瓶中，加入APTES勺正己烷溶液（5%體積分?jǐn)?shù)），攪拌，氮?dú)獗?護(hù)，70 C下水浴加熱10 ho反應(yīng)完成后，抽濾，分別用正己烷、 乙醇、去離子水清洗 3 次，清洗過的玻璃粉體放于真空干燥箱中， 干燥 48 h ，即得改性生物活性玻璃（ SBG）。（ 3）真空凍干法制備復(fù)合海綿稱取2 g改性SBG粉末溶解于一定量的去離子水中，超聲30 min ;取20 mLCM（溶液（2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與20 mL明膠溶液（ 2%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）混合加

6、入上述溶液，滴加少量甘油，磁力攪拌2 h,再加入香草醛溶液1.0 mL（0.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）繼續(xù)攪拌 30 min后，將溶液倒入直徑為 90 mml勺培養(yǎng)皿中交聯(lián)24 h，冰箱冷 凍24 h后，將其放入冷凍干燥機(jī)于-50 C下冷凍12 h，得到的 海綿敷料保存于干燥器中。1.1.3 樣品表征（ 1 ）紅外分析采用傅立葉紅外光譜儀（Thermo Nicolet 5700, FTIR）測定改性前后生物玻璃及海綿的紅外光譜， 通過官能團(tuán)鑒定對其進(jìn) 行定性分析。測試范圍：4004000 cm-1。(2)電鏡分析采用掃描電子顯微鏡(Hitachi SU8010 , SEM在樣品噴金 后對其微觀形貌進(jìn)行觀

7、察。( 3)吸水率測定將所制海綿剪成2 cmx 2 cm的樣品，稱得質(zhì)量為(ml), 分別浸入含50 mL去離子水和生理鹽水的容器中，室溫靜置，待 吸水達(dá)飽和后，用鑷子小心取出，用濾紙吸去表面水分，精密稱 定質(zhì)量(m2，計(jì)算吸水率Q= ( m2-ml) /mix 100%。( 4)孔隙率測定將一定質(zhì)量的海綿置于體積為 V1 的乙醇中，脫泡，海綿和 乙醇的總體積記為 2,則(V2-V1)為海綿的體積。將含乙醇的 海綿取出，記所剩乙醇體積為 V3,則海綿中所含乙醇的體積(V1-V3)為海綿孔隙所占的體積，則海綿的總體積為：V=( V2-V1) + (Vi-V3) =V2-V3。孔隙率可表示為： P

8、= (V1-V3) / (V2-V3)。( 5 )相對保濕性測定將所制海綿剪成2 cmx 2 cm的樣品，精密稱定質(zhì)量為(W1。 將其浸入裝有50 mL蒸餾水的小燒杯中，待其吸水達(dá)飽和后，用 鑷子小心取出，用濾紙吸去表面的水分，精密稱定質(zhì)量( W2)， 然后將吸水后的海綿放入裝有硅膠的干燥器中，室溫下放置 i0 h,精密稱定質(zhì)量(W3。相對保濕性表示為：Q=( W3-W1 / (W2-W1 x i00%。6)透氣率測定將兩個廣口瓶內(nèi)裝滿蒸餾水， 用所制海綿密封一個瓶口， 以 不封口的廣口瓶為對照，室溫放置 24 h ，計(jì)算透氣率：透氣率 =24 h失水量/對照失水量X 100%2 結(jié)果與討論2

9、.1 紅外光譜分析圖 1 為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾前后生物活性玻璃的 FTIR 譜圖。在圖1a中，3490 cm-1處為MBC表面的硅羥基和結(jié)合水羥基的 伸縮振動吸收峰，由于羥基間的締合導(dǎo)致峰型變寬； 1640 cm-1 處為MBG毛細(xì)孔和表面吸附的水引起的反對稱O-H彎曲振動；圖譜中最明顯的吸收峰是 Si-O-Si 基團(tuán)的伸縮振動和彎曲振動吸 收，其中在 1088 cm-1 左右的吸收對應(yīng) Si-O-Si 的非對稱伸縮振 動， 464 cm-1 處峰則由 Si-O-Si 鍵的彎曲振動引起的。在圖 1b 中，2934 cm-1處的吸收峰是由于 APTES勺鍵連而引入的飽和 C-H 的伸縮振動；150

10、01390 cm-1為甲基、亞甲基的彎曲振動； 1594cm-1則為氨基的N-H剪式振動；3000 cm-1以上的N-H伸縮 振動與MBC原有的硅羥基伸縮振動重合， 這些飽和C-H和N-H振 動峰的出現(xiàn)表明硅烷偶聯(lián)劑 APTES已經(jīng)接枝到MBC粉體的表面 13。圖2是CMG3el/SBG復(fù)合海綿的紅外譜圖。從圖中可知，463 cm1處的吸收峰為 SBG中 Si O-Si的彎曲振動；1650 cm-1處 C=N伸縮振動，表明CMC Gel中的氨基和香草醛中的醛基發(fā)生 了席夫堿反應(yīng)，并且SBG的加入不影響氨基和醛基之間的席夫堿反應(yīng)。2.2 掃描電鏡分析圖3分別是海綿敷料正面及截面的 SEM照片。由

11、圖3可見， 所得海綿由表面的致密層和內(nèi)部的多孔層構(gòu)成。從圖3a可以清楚地看到材料為多孔結(jié)構(gòu)；從圖 3b 可以看到孔是蜂窩結(jié)構(gòu)或多 孔片層堆積而成的三維立體片層結(jié)構(gòu)， 且孔的連通性比較好。 而 且生物活性玻璃顆粒被有機(jī)相包裹在孔壁內(nèi)，很少裸露。2.4 復(fù)合海綿的性能參數(shù)從表 1 中可知，海綿在蒸餾水中的吸水率遠(yuǎn)大于在生理鹽水 溶液中的吸水率。 這是因?yàn)轸燃谆鶜ぞ厶呛兔髂z分子中有帶電基 團(tuán)，使得生理鹽水中的離子對其產(chǎn)生靜電屏蔽作用， 從而阻礙分 子擴(kuò)展，導(dǎo)致吸水率下降。 另外根據(jù)性能參數(shù)， 可得 CMC?Gel/SBG 復(fù)合海吸水性、透氣性、保濕性較高，可使傷口沒有積液，保持 創(chuàng)面濕潤， 有利于傷口愈合， 有望在醫(yī)用濕性敷料領(lǐng)域得到廣泛 的應(yīng)用。3 結(jié)語該文主要研究了采用溶膠凝膠法制備多孔生物活性玻璃， 并 對其進(jìn)行了表面改性，然后采用綠色無毒的香草醛作為交聯(lián)劑， 將改性后的多孔生物活性玻璃與羧甲基殼聚糖、 明膠復(fù)合得到復(fù) 合海綿。（1）采用溶膠凝膠法制備出了多孔生物活性玻