多孔仿生熱塑性聚氨酯彈性體創(chuàng)面敷料的研制.pdf

1、皮膚是人體最大的器官，作為機(jī)體與外界的屏障發(fā)揮著重要作用。它保護(hù)機(jī)體免受物理性、機(jī)械性、化學(xué)性和病原微生物的侵襲;阻止體內(nèi)水、電解質(zhì)及各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量流失;感知各種感覺，引起相應(yīng)的神經(jīng)反射，使人遠(yuǎn)離有害刺激;其內(nèi)的角質(zhì)層、毛囊、皮脂腺和汗管具有吸收功能，也能分泌汗液、皮脂等;皮膚也是體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分;同時(shí)它還是免疫和心理器官?？偠灾つw對(duì)維系人的身心健康起著不可替代的作用。然而，在現(xiàn)代社會(huì)中，與皮膚有關(guān)的創(chuàng)面問(wèn)題卻是臨床

2、上最常見的病癥之一，交通傷、事故傷、壓力性潰瘍、血管病變性創(chuàng)面和燒傷等諸多疾病或多或少都存在皮膚缺損的問(wèn)題。通常，創(chuàng)面的處理是在保證創(chuàng)面清潔干凈的基礎(chǔ)上，對(duì)因?qū)ΠY進(jìn)行治療，但不論哪種治療都離不開創(chuàng)面覆蓋物的輔助，作為臨床上最常見的醫(yī)療耗材，創(chuàng)面敷料對(duì)創(chuàng)面愈合起著重要的作用。
　　目前，臨床上使用的創(chuàng)面敷料種類很多，但是普遍存在結(jié)構(gòu)單一，價(jià)格昂貴等問(wèn)題。熱塑性聚氨酯彈性體，英文名Thermoplastic polyurethanes

3、 elastomer，簡(jiǎn)稱TPU，是一種綜合性能優(yōu)異的有機(jī)高分子材料。TPU具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和易加工性;同時(shí)兼具優(yōu)異的生物相容性，早已經(jīng)通過(guò)FDA（Food and Drug Administration，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局）的認(rèn)證并廣泛運(yùn)用于醫(yī)療產(chǎn)品的制備中;而且TPU價(jià)格低廉，在成本控制方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。理論上講，TPU可用作創(chuàng)面敷料的制備，但目前國(guó)內(nèi)外均尚未出現(xiàn)利用TPU來(lái)制備創(chuàng)面敷料的相關(guān)報(bào)道。1962年，Winter教

4、授提出了濕性創(chuàng)面愈合理論，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今單純地以濕性愈合原理作為指導(dǎo)而研發(fā)的敷料已越來(lái)越少，采用新型的生物材料和現(xiàn)代化的制造技術(shù)、結(jié)合細(xì)胞和生長(zhǎng)因子、在結(jié)構(gòu)和功能上模仿正常皮膚已成為創(chuàng)面敷料研發(fā)的新方向。
　　TIPS（Thermally induced phase separation，熱致相分離法）是當(dāng)前制備高分子多孔膜最常見的方法，在本課題中，我們根據(jù)前期的研究成果，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)制備TPU多孔膜的方法進(jìn)行改

5、進(jìn)，采用新型粒子瀝慮-浸沒(méi)沉淀法對(duì)TPU進(jìn)行加工，成功地制備了具有仿生結(jié)構(gòu)的TPU多孔膜。已有文獻(xiàn)證實(shí)雙層敷料對(duì)細(xì)胞的增殖和創(chuàng)面組織的修復(fù)有促進(jìn)作用，結(jié)合TPU多孔膜良好的理化性質(zhì)及仿生的結(jié)構(gòu)，我們預(yù)測(cè)仿生TPU多孔膜用作創(chuàng)面覆蓋物能對(duì)創(chuàng)面的愈合起到積極的作用。
　　目的：
　　本研究以TPU為原料，采用粒子瀝慮-浸沒(méi)沉淀法制備具有仿生結(jié)構(gòu)的TPU多孔膜;在此基礎(chǔ)上，測(cè)試仿生TPU多孔膜相關(guān)物理表征、生物相容性以及對(duì)創(chuàng)面愈合

6、的影響。我們希望此研究能夠?yàn)榕R床上創(chuàng)面的治療提供一個(gè)新的選擇，同時(shí)進(jìn)一步拓寬TPU材料的應(yīng)用范圍。
　　方法：
　　1.TPU多孔膜的制備：
　　通過(guò)TIPS法制備普通TPU多孔膜;通過(guò)粒子瀝慮-浸沒(méi)沉淀法制備仿生TPU多孔膜。
　　2.TPU多孔膜的觀察及表征的測(cè)定：
　　(1)觀察兩種不同TPU多孔膜的外觀及微觀結(jié)構(gòu)。
　　(2)計(jì)數(shù)孔的數(shù)量和測(cè)量孔徑大小，測(cè)定多孔膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及水蒸氣

7、透過(guò)率。
　　3.TPU多孔膜的細(xì)胞毒性：
　　實(shí)驗(yàn)方法參考GB/T16886.5，將TPU多孔膜的浸提液與人成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)，設(shè)立陰性、陽(yáng)性及空白對(duì)照組，在細(xì)胞接種后第1天、3天、5天和7天，觀察各組的細(xì)胞形態(tài)并檢測(cè)細(xì)胞數(shù)量。
　　4.TPU多孔膜對(duì)創(chuàng)面愈合的影響：
　　(1)在Balb/c小鼠的背部制造直徑為4mm的皮膚全層缺損，使用仿生TPU多孔膜、普通TPU多孔膜、凡士林紗布作為創(chuàng)面覆蓋物，并設(shè)置空白對(duì)照

8、組，觀察比較各組小鼠在設(shè)定時(shí)間點(diǎn)創(chuàng)面愈合的情況。
　　(2)在致創(chuàng)后第3天及第7天，對(duì)創(chuàng)面組織進(jìn)行取材并固定，制備病理切片，采用HE染色（Hematoxylin-eosin staining，蘇木素-伊紅染色），對(duì)切片進(jìn)行觀察并記錄，利用Image J1.50i（圖像處理軟件）測(cè)量新生上皮長(zhǎng)度及肉芽組織厚度。
　　(3)在致創(chuàng)后第5天，對(duì)創(chuàng)面組織進(jìn)行取材并提取蛋白，WB（Western blot，蛋白印跡法）檢測(cè)創(chuàng)面組織中P

9、CNA（Proliferating cell nuclear antigen，增殖細(xì)胞核抗原）及CD31（Platelet endothelial cell adhesion molecule-1，血小板-內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子）的表達(dá)。
　　結(jié)果：
　　1.仿生TPU多孔膜在外觀、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及水蒸氣透過(guò)率上均優(yōu)于普通TPU多孔膜;除此之外，仿生TPU多孔膜外表面的孔徑為微米級(jí)，孔徑上小下大，內(nèi)部呈海綿狀，在一定程度上模

10、擬了人體正常皮膚結(jié)構(gòu)。我們測(cè)得這一批次的仿生TPU多孔膜厚度為2.08mm，上下表面的孔徑分別為2.11±0.62μm和92.18±18.36μm;普通TPU多孔膜厚度為2.20mm，上下表面的孔徑分別為0.20±0.16μm和36.57±14.70μm。
　　2.浸提液與人成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)后第1天、3天、5天和7天，普通TPU多孔膜組和仿生TPU多孔膜組與陰性對(duì)照組和空白對(duì)照組相比，細(xì)胞形態(tài)無(wú)明顯差別，細(xì)胞的相對(duì)數(shù)量（OD值）無(wú)

11、統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明其在數(shù)量上增殖趨勢(shì)一致，提示TPU多孔膜敷料生物相容性良好。
　　3.在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，空白對(duì)照組、凡士林紗布組、普通TPU多孔膜組及仿生TPU多孔膜組創(chuàng)面愈合的平均時(shí)間分別是9.5±0.55天、9.3±0.52天、8.68±0.82天和7.14±0.41天，說(shuō)明仿生TPU多孔膜用作創(chuàng)面覆蓋物，與其他各實(shí)驗(yàn)組相比，能顯著縮短創(chuàng)面的愈合時(shí)間。
　　4.在創(chuàng)后第3天及第7天，仿生TPU多孔膜組的新生上皮長(zhǎng)度分別是10

12、52±317μm與2414±703μm，普通TPU多孔膜組的分別是644±176μm與1920±654μm，凡士林紗布組的分別是481±119μm與1570±506μm，空白對(duì)照組的分別是446±143μm與1416±610μm;致創(chuàng)后第7天，各實(shí)驗(yàn)組創(chuàng)面肉芽組織的厚度，分別是501±168μm、415±113μm、607±68μm及803±118μm。說(shuō)明在致創(chuàng)后第3天及第7天，仿生TPU多孔膜組創(chuàng)面新生上皮長(zhǎng)度明顯長(zhǎng)于其他各組;在致

13、創(chuàng)后第7天時(shí)，其肉芽組織厚度也顯著大于其他實(shí)驗(yàn)組。
　　5.在致創(chuàng)后第5天，仿生TPU多孔膜組創(chuàng)面組織中的PCNA及CD31的表達(dá)強(qiáng)度明顯高于空白對(duì)照組、凡士林紗布組及普通TPU多孔膜組，提示仿生TPU多孔膜可促進(jìn)創(chuàng)周細(xì)胞的增殖和創(chuàng)面新生組織的血管化。
　　結(jié)論：
　　在本研究中，我們改進(jìn)了制備TPU多孔膜的工藝，采用新型粒子瀝慮-浸沒(méi)沉淀法成功地制備了仿生TPU多孔膜。與傳統(tǒng)方法制備的產(chǎn)品相比，采用新方法制備的TPU

14、多孔膜除了在外觀、力學(xué)性質(zhì)及水蒸氣透過(guò)率上具有明顯優(yōu)勢(shì)外，其結(jié)構(gòu)更是具有仿生的特性—外表面孔徑為微米級(jí)，具有防止細(xì)菌入侵的屏障作用，內(nèi)部的海綿結(jié)構(gòu)，可作為儲(chǔ)藏池引流吸收滲液，內(nèi)表面的大孔徑有利創(chuàng)面細(xì)胞的增殖和組織的修復(fù)。除此之外，仿生TPU多孔膜具有良好的生物相容性。在小鼠皮膚全層創(chuàng)面愈合的實(shí)驗(yàn)中，仿生TPU多孔膜覆蓋創(chuàng)面的愈合時(shí)間明顯短于普通TPU多孔膜組，凡士林紗布組及空白對(duì)照組。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)使用仿生TPU多孔膜作為敷料的創(chuàng)面上皮