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皮肤敷料是皮肤伤口护理的重要医药产品,用于防止皮肤伤口进一步受损,加速皮肤缺损部位的愈合。本课题以海藻酸钠(SA)、丙烯酰胺(AM)和角蛋白(KTN)为原料制备了KTN/SA/PAM水凝胶皮肤敷料,具体研究如下:
(1)AM、SA两种原料混合,再通过聚合交联反应和离子交联反应等制备SA/PAM双网络水凝胶。通过拉伸实验测得弹性模量,并以弹性模量为指标对SA/PAM双网络水凝胶的原料比和离子交联剂用量进行了优化,结果表明:原料比SA:PAM=1:5,且离子交联剂CaSO4/SA的质量百分比(wt%)为10.22%的双网络水凝胶的弹性模量为11.81kPa,接近正常人体前臂皮肤的平均弹性模量14.80kPa,具有较好的仿生性能。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实SA/PAM双网络水凝胶制备成功。扫描电镜(SEM)显示SA/PAM双网络水凝胶呈中空网格结构。
(2)将KTN溶液修饰于SA/PAM双网络水凝胶表面,得到KTN/SA/PAM皮肤敷料,以粘附强度为指标对其进行优化,结果表明:在SA/PAM双网络水凝胶表面复合400μL50%KTN溶液时,KTN/SA/PAM皮肤敷料与带血猪皮之间的粘接强度为5.11kPa,与干净猪皮和带血猪皮的粘接强度均大于SA/PAM双网络水凝胶,表明KTN能有效提高皮肤敷料与动物皮肤的粘接强度。动态扭转实验显示,KTN/SA/PAM皮肤敷料与猪皮之间的粘合位置发生动态变化时,该皮肤敷料能贴合猪皮的弯曲表面,与猪皮保持稳定的粘接关系,并优于市售创可贴。拉伸试验测得KTN/SA/PAM皮肤敷料弹性模量为11.19kPa,与SA/PAM双网络水凝胶的弹性模量无显著差异,表明该皮肤敷料仍具有较好的仿生性能;FT-IR结果表明KTN和SA/PAM水凝胶发生的是物理交联;SEM结果表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料仍保持双网络水凝胶的中空网格结构,KTN蛋白网络结构均匀分布于SA/PAM双网络水凝胶表面。
(3)KTN/SA/PAM皮肤敷料、SA/PAM双网络水凝胶和创可贴的体外凝血实验结果说明,KTN/SA/PAM皮肤敷料BCI最低为43.06%,表明该皮肤敷料的凝血效果较好。大鼠断尾止血实验表明,止血性能从大到小的顺序为:KTN/SA/PAM皮肤敷料>SA/PAM双网络水凝胶>创可贴,与体外凝血结果相符合。大鼠背部皮肤全层缺损修复实验表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料对皮肤组织的修复作用较强,术后14天的皮肤愈合面积较大,皮肤伤口愈合率达93.11%,说明KTN/SA/PAM皮肤敷料具有较好的皮肤缺损修复能力。通过H&E染色对皮肤组织进行组织学分析和评价,表皮厚度、皮肤附属器面积和血管面积的统计结果表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料对皮肤伤口无毒副作用,其未成熟组织区域最小,胶原纤维排列最为整齐,皮肤缺损的愈合程度与正常皮肤几乎接近。
综上,KTN/SA/PAM水凝胶皮肤敷料具有与正常人体前臂皮肤接近的机械强度,同时兼具良好的组织粘附性、促止血性和促组织修复性等多重性能,为皮肤敷料的开发提供了一种新的思路。
(1)AM、SA两种原料混合,再通过聚合交联反应和离子交联反应等制备SA/PAM双网络水凝胶。通过拉伸实验测得弹性模量,并以弹性模量为指标对SA/PAM双网络水凝胶的原料比和离子交联剂用量进行了优化,结果表明:原料比SA:PAM=1:5,且离子交联剂CaSO4/SA的质量百分比(wt%)为10.22%的双网络水凝胶的弹性模量为11.81kPa,接近正常人体前臂皮肤的平均弹性模量14.80kPa,具有较好的仿生性能。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实SA/PAM双网络水凝胶制备成功。扫描电镜(SEM)显示SA/PAM双网络水凝胶呈中空网格结构。
(2)将KTN溶液修饰于SA/PAM双网络水凝胶表面,得到KTN/SA/PAM皮肤敷料,以粘附强度为指标对其进行优化,结果表明:在SA/PAM双网络水凝胶表面复合400μL50%KTN溶液时,KTN/SA/PAM皮肤敷料与带血猪皮之间的粘接强度为5.11kPa,与干净猪皮和带血猪皮的粘接强度均大于SA/PAM双网络水凝胶,表明KTN能有效提高皮肤敷料与动物皮肤的粘接强度。动态扭转实验显示,KTN/SA/PAM皮肤敷料与猪皮之间的粘合位置发生动态变化时,该皮肤敷料能贴合猪皮的弯曲表面,与猪皮保持稳定的粘接关系,并优于市售创可贴。拉伸试验测得KTN/SA/PAM皮肤敷料弹性模量为11.19kPa,与SA/PAM双网络水凝胶的弹性模量无显著差异,表明该皮肤敷料仍具有较好的仿生性能;FT-IR结果表明KTN和SA/PAM水凝胶发生的是物理交联;SEM结果表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料仍保持双网络水凝胶的中空网格结构,KTN蛋白网络结构均匀分布于SA/PAM双网络水凝胶表面。
(3)KTN/SA/PAM皮肤敷料、SA/PAM双网络水凝胶和创可贴的体外凝血实验结果说明,KTN/SA/PAM皮肤敷料BCI最低为43.06%,表明该皮肤敷料的凝血效果较好。大鼠断尾止血实验表明,止血性能从大到小的顺序为:KTN/SA/PAM皮肤敷料>SA/PAM双网络水凝胶>创可贴,与体外凝血结果相符合。大鼠背部皮肤全层缺损修复实验表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料对皮肤组织的修复作用较强,术后14天的皮肤愈合面积较大,皮肤伤口愈合率达93.11%,说明KTN/SA/PAM皮肤敷料具有较好的皮肤缺损修复能力。通过H&E染色对皮肤组织进行组织学分析和评价,表皮厚度、皮肤附属器面积和血管面积的统计结果表明,KTN/SA/PAM皮肤敷料对皮肤伤口无毒副作用,其未成熟组织区域最小,胶原纤维排列最为整齐,皮肤缺损的愈合程度与正常皮肤几乎接近。
综上,KTN/SA/PAM水凝胶皮肤敷料具有与正常人体前臂皮肤接近的机械强度,同时兼具良好的组织粘附性、促止血性和促组织修复性等多重性能,为皮肤敷料的开发提供了一种新的思路。