海藻酸鹽醫(yī)用敷料的特點與應(yīng)用,醫(yī)學(xué)工程論文

海藻酸鹽醫(yī)用敷料的特點與應(yīng)用,醫(yī)學(xué)工程論文海藻酸鹽〔alginate〕是1種天然多糖共聚物，主要來自褐藻，是由-D-甘露糖醛酸〔M〕和-L-古羅糖醛酸〔G〕殘基通過1:4糖苷鍵構(gòu)成的，M和G嵌段以聚合物序列〔MMM或GGG〕或者交織序列〔MGMG〕的形式在聚合物鏈中排列。自從1881年英國化學(xué)家Stanford發(fā)現(xiàn)海藻酸鹽開場，海藻酸鹽已被用于各種不同的產(chǎn)業(yè)，例如食品、織物印染、紙和藥品等，以及很多其他的新的最終用處[1].海藻酸鹽作為一種水溶性聚合物，是1種很好的膠凝材料，能鎖住大量的水分。近期幾年，海藻酸鹽作為1種新材料已被廣泛用于傷口護理產(chǎn)業(yè)，用于濕療法產(chǎn)品的制造，例如，用于覆蓋傷口的凝膠、海綿、纖維無紡布敷料，在纖維形式中，海藻酸鹽纖維還能被加工成織物、無紡布、針織和各種復(fù)合材料來處理特定的傷口護理問題。在這些應(yīng)用中，海藻酸鹽材料既有吸收傷口液體的枯燥形式，也有向枯燥傷口提供水分的水合凝膠形式[2].研究表示清楚，當傷口處于濕潤而非潮濕的環(huán)境時，上皮細胞從傷口邊緣到受傷區(qū)域的遷移要快于傷口處于枯燥狀態(tài)時的細胞遷移。當代濕療法傷口敷料旨在創(chuàng)造1個濕潤環(huán)境以促進最佳治療。海藻酸鹽在吸收傷口滲出液后，敷料中的鈣離子與滲出液中的鈉離子之間交換，可在傷口外表構(gòu)成凝膠，凝膠保持了適當?shù)臐駶櫗h(huán)境[3],防止傷口外表枯燥，減少移除時造成的不便，加強皮膚傷口的愈合率[4],鈣離子還可作為止血劑。海藻酸鹽作為1種天然聚合物，在自然界中是1種豐富的可再生資源，用于傷口外表和空腔是無毒的、安全的[2].因而，海藻酸鹽在醫(yī)用敷料方面的應(yīng)用有廣闊前景。1海藻酸鹽醫(yī)用敷料的特點海藻酸鹽作為醫(yī)用敷料，具有其獨特的優(yōu)點，主要表如今下面幾方面[5-6]:〔1〕高吸濕性。海藻酸鹽敷料能夠吸收大量的傷口滲出物，延長更換時間，減少更換次數(shù)和護理時間，降低護理費用。海藻酸敷料能夠有效保存?zhèn)跐B液，提供傷口快速愈合所需的濕潤環(huán)境，可加快表皮細胞遷移速度[7],促進生長因子的釋放，刺激細胞增殖，加強白細胞功能?！?〕生物降解性和相容性。海藻酸鹽是從海藻植物中提取的天然多糖，具有良好的生物相容性、可降解性，對環(huán)境友好。生物相容性還使得它對皮膚有自然的護膚美容的成效?！?〕易揭除性。滲出液與海藻酸鹽接觸后，膨化而構(gòu)成柔軟的水凝膠。高M海藻酸鹽能夠用溫熱的鹽水溶液淋洗來去除；高G海藻酸鹽膨化較小，能夠整片揭除，這對傷口新生的嬌嫩組織有極大的保衛(wèi)，能夠避免換藥時對傷口造成二次創(chuàng)傷。〔4〕凝膠阻塞性。海藻酸鹽敷料與滲出液接觸后會大大膨化，大量的滲出液保持在凝膠構(gòu)造的纖維中。單纖維膨化會減小纖維間的細孔構(gòu)造，流體的分布被停止。因而使海藻酸鹽繃帶具有凝膠阻塞的特性，使傷口滲出物分布及對健康組織的浸漬作用大大減小，并有效隔絕了外界細菌的侵入，防止創(chuàng)面感染?！?〕高透氧性。海藻酸鹽纖維吸濕后構(gòu)成親水性凝膠，與親水基團結(jié)合的自由水成為氧氣傳遞的通道，氧氣經(jīng)吸附、擴散、解吸經(jīng)過，從外界環(huán)境進入傷口組織內(nèi)；另外纖維內(nèi)的高G段作為纖維的大分子骨架連接點，成為水凝膠的相對硬性部分，成為氧氣通過的微孔，避免了傷口的缺氧環(huán)境，提高了傷口治愈環(huán)境的質(zhì)量。〔6〕金屬離子吸附性。由于海藻酸鈉在水溶液中存在著-COO-,-OH基團，能與多價金屬離子構(gòu)成配位化合物，因而，在制備海藻纖維的紡絲經(jīng)過中改變凝固浴中金屬離子的種類就能夠使G構(gòu)造螯合多價金屬離子，構(gòu)成穩(wěn)定的絡(luò)合物，并且使海藻纖維具有大量的金屬離子構(gòu)成導(dǎo)電鏈制成多離子電磁屏蔽織物。因而由其制成的織物中的大量金屬陽離子有殺菌、除臭、永久性的抗菌止癢等保健作用，對皮膚無刺激，能促進人體表皮微循環(huán)，還具有防靜電、防部分X射線及紫外線等功能。2海藻酸鹽醫(yī)用敷料的應(yīng)用2.1海綿形式海藻酸鹽海綿的制備一般是使用冷凍枯燥的方式方法，制成的海綿具有多孔的構(gòu)造，可大量吸收創(chuàng)面滲出液，使傷口處于濕潤的環(huán)境。Seo等[3]制備了含有AgNPs的復(fù)合海藻酸鹽海綿，結(jié)果表示清楚：海綿中的AgNPs能明顯地抑制金黃色葡萄球菌和肺炎桿菌，而且海綿的膨脹與其對微生物的捕獲有助于微生物與AgNPs的接觸，為其提供了協(xié)同的殺菌作用。盡管海藻酸鹽海綿有良好的細胞相容性，但是AgNPs的參加，對人類成纖維細胞有細胞毒性效應(yīng)，從巨噬細胞中釋放的促炎性細胞因子顯著減少。研究表示清楚，促炎性細胞因子水平降低，是由于海藻酸鹽對細胞因子具有結(jié)合力，以及AgNPs誘導(dǎo)炎癥細胞凋亡。在納米銀為基礎(chǔ)的傷口敷料中，AgNPs和聚合物基質(zhì)調(diào)節(jié)抗菌和抗炎活動協(xié)同效應(yīng)是非常重要的。海藻酸鹽是制備含有AgNPs復(fù)合材料的潛在材料，可在穩(wěn)定AgNPs、捕獲細菌和結(jié)合炎性細胞因子方面起到積極作用。Chiaoprakobkij等[4]將細菌纖維素和海藻酸鈉混合制成了1種新型的生物相容的多孔海綿。細菌纖維素〔bacterialcellulose,BC〕是由木醋桿菌合成的，其具有良好的生物相容性，無毒性，高的機械強度，高的溶脹性以及對PH變化的高的穩(wěn)定性。相比膠原和明膠，BC不含動物來源的成分，而且不會引起過敏反響。FTIR分析表示清楚，細菌纖維素和海藻酸鹽之間存在分子間互相作用。含有30%海藻酸鹽的復(fù)合海綿有良好的生物相容性和高的機械強度、水吸收性以及構(gòu)造穩(wěn)定性。該海綿能夠支持人角質(zhì)構(gòu)成細胞和牙齦成纖維細胞的增殖。該海綿可作為天天更換的臨時敷料，其擁有由表層和類似海綿的多孔層組成的不對稱構(gòu)造，密實的外層有助于避免細菌侵染和傷口脫水。海綿的孔徑范圍為100~500m,具有良好的撕裂強度，所以該海綿可用于在口腔中覆蓋外科傷口。張傳杰等[8]以海藻酸鈉為原料，氯化鈣/甘油/酒精溶液為凝固浴，采用冷凍枯燥技術(shù)制備的海藻酸鈣海綿，具有光滑平整和無裂縫的外表，而且色澤潔白，彈性和柔韌性好。海藻酸鈣海綿的外表和內(nèi)部具有均勻、連通的孔隙構(gòu)造，孔徑大小為100~500m,孔隙率為84.37%,透氣率為44.75%,對傷口滲出液的吸液量和保液量分別為30.48g/g和5.13g/g,能夠快速吸收大量的傷口滲出液，保持創(chuàng)面枯燥，同時能夠提供創(chuàng)面潮濕的愈合環(huán)境，有利于加速傷口的愈合。海藻酸鈣海綿的拉伸強度為0.21MPa,初始模量為7.72N/mm,力學(xué)性能較海藻酸鈣無紡布醫(yī)用敷料優(yōu)異，厚度、表觀密度等物理性能與海藻酸鈣無紡布醫(yī)用敷料接近。海藻酸鈣海綿敷料的各項性能均優(yōu)于或接近海藻酸鈣無紡布醫(yī)用敷料，可代替其用于治療手術(shù)傷口、燒燙傷創(chuàng)面等各種類型的皮膚創(chuàng)傷，具有很好的應(yīng)用前景。樊李紅等[9]通過聚乙烯醇，海藻酸鈉與甲醛的縮醛化反響成功地制備了海藻酸鈉/聚乙烯醇復(fù)合海綿材料。當海藻酸鈉的含量為30%時，復(fù)合海綿的力學(xué)性能到達最優(yōu)值，即拉伸強度為0.24MPa,斷裂伸長率為428.04%.海藻酸鈉的含量到達20%時，海綿的吸水率到達最優(yōu)值2559.27%.通過引入抗菌劑納米銀制備了抗菌海綿，納米銀含量越多，海綿的抑菌效果越好，抗菌海綿對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有良好的抑菌效果。海藻酸海綿還可負載藥物，作為緩釋材料，用于不同傷口的處理。Hrynyk等[10]將載有胰島素的聚乳酸-羥基乙酸共聚物〔poly〔D,L-lactic-co-glycolicacid〕，PL-GA〕微?；旌系胶Ｔ逅猁}、聚乙二醇〔PEG〕海綿敷料中，結(jié)果表示清楚：2%海藻酸鹽和1%PEG組成的海綿敷料具有良好的柔韌性和水的操縱性，成功得到能持續(xù)釋放胰島素達21d的海綿敷料，并且所釋放的胰島素的生物活性可維持至少10d.敷料中PEG的濃度影響胰島素的釋放和水的吸收與轉(zhuǎn)移。該敷料能夠長時間以持續(xù)可控的方式釋放有生物活性的胰島素，該敷料有可能被用于燒傷傷口和其他受損治療傷口的治療。Dai等[11]成功獲得了含有殼聚糖和海藻酸鈉的可生物降解的海綿，姜黃素作為1種多功能藥物被參加到海綿中以避免傷口感染。姜黃素是姜黃的橘黃色成分，經(jīng)常在咖喱粉中發(fā)現(xiàn)的1種香料。姜黃素已經(jīng)被證實有多種活性，包括抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化、化療增敏、放射致敏和傷口治療活性。不同混合比例的海綿，其吸水性范圍為1000%~4300%,姜黃素藥物釋放的結(jié)果表示清楚，當殼聚糖和海藻酸鹽的比例為1∶1時，緩釋行為可到達20d,該比例的海綿可作為良好的緩釋藥物載體，由于快速的傷口收縮，含有或不含姜黃素的該比例的海綿比紗布顯示了較好的傷口治療效果。相比不含姜黃素的海綿，含有姜黃素的1∶1的海綿處理的傷口有更多的和更好排列的膠原，講明姜黃素對傷口治療有某些促進作用。2.2水凝膠形式水凝膠是1種能顯著地溶脹于水但不溶解于水的膠態(tài)物質(zhì)，具有良好的吸水性〔吸水量從本身干重的10%到幾千倍不等〕，可吸收并防止組織液的大量流失，保持創(chuàng)面濕潤環(huán)境。除此之外，水凝膠還具備下面優(yōu)點[12-13]:〔1〕良好的生物相容性，快速止血緩解疼痛；〔2〕透過氧氣，且外觀透明易于觀察創(chuàng)面修復(fù)情況；〔3〕物理特性與軟組織類似，與創(chuàng)口貼合嚴密隔絕細菌，不會黏連傷口，換藥時不會對傷口造成二次傷害；〔4〕可負載及緩釋多種抗菌藥物。根據(jù)組織的水合狀態(tài)，水凝膠能夠吸收或提供水分給傷口環(huán)境。水凝膠無殘留，可塑以及改善傷口的上皮構(gòu)成[14].Murakami等[15]將海藻酸鈉、甲殼質(zhì)、殼聚糖和巖藻多糖按質(zhì)量比60∶20∶2∶4混合，制成了1種復(fù)合水凝膠膜ACF-HS.作為修復(fù)愈合損傷傷口的敷料，ACF-HS有很多優(yōu)點，例如吸收滲出液，固定并激活滲出液中的生長因子，無細胞毒性，以及易使用和移除等。實驗證明，ACF-HS能夠逐步吸收Dulbecco最小必須培養(yǎng)基〔DMEM〕,而不會被浸漬，并在18h內(nèi)達到平衡。所以，ACF-HS能夠有效地與小鼠傷口互相作用以及保衛(wèi)傷口，為其提供良好的附著和濕潤的愈合環(huán)境。在細胞毒性實驗中，ACF-HS對人類皮膚成纖維細胞和皮膚微