静电纺海藻酸盐纳米纤维膜的制备和作为伤口敷料的应用研究
发布时间：2021-02-15 08:58
在临床实践中随着糖尿病足溃疡、压疮、下肢静脉溃疡、烧伤等各类问题的持续高发,对慢性伤口的处理和治疗显得尤为重要。随着湿法愈合理论的逐步建立,基于该理论发展出的各类伤口敷料被广泛用于修复皮肤缺陷和诱导组织重建。其中海藻酸盐敷料由于具有良好的吸湿性,在慢性伤口护理中得到了广泛的临床应用。但是,传统的海藻酸盐敷料为湿纺丝法制备的钙交联的微米级纤维多孔膜,其纤维间孔隙大、纤维不连贯,导致其存在一些固有缺陷。针对此问题本论文采用静电纺丝技术制备海藻酸盐纳米纤维,主要使用二酰肼交联剂交联形成耐水的超小孔隙的多孔膜,改善海藻酸盐敷料的综合性能。具体研究内容和结果如下:第一部分,利用静电纺丝技术制备海藻酸盐纳米纤维膜,并与传统的海藻酸盐伤口敷料Kaltostat和Algisite M进行对比。结果表明,Kaltostat和Algisite M纤维直径分布在15μm左右,吸液能力仅为2.1和2.7 g/g。海藻酸盐纳米纤维(SA-Ca2+)纤维直径分布在250nm左右,其吸液能力更强,为5.4 g/g。Kaltostat和Algisite M的极限拉伸强度为0.28和0.40 MP...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G/M嵌段组成的海藻酸盐示意图
盍葱纬傻?亲水性空腔组成菱形孔，糖环中羧基的氧原子通过多重配位作用结合钙离子。每个钙离子与4个G单元形成三维网络，紧密结合的聚合物链被称为“蛋-盒”结构[37]。若要生成一个稳定的结构，则需要8到20个相邻的G残基。需要注意的是，这种凝胶可被钙螯合剂解聚：如柠檬酸盐、磷酸盐、碳酸盐和乳酸[38]。海藻酸钠也可以在三价阳离子如铝和铁的存在下形成凝胶。与二价阳离子相比，三价阳离子与海藻酸钠的结合能力普遍增强。三价阳离子能够同时与三个羧基的羧基相互作用形成更加有力的三维结构，其凝胶网络也更加紧密[39]。图1.2钙离子交联海藻酸原理示意图。海藻酸带负电荷，其组份M和G单元的解离常数(pKa)分别为3.38和3.65[28,34]，当溶液的pH值低于海藻酸的pKa时，海藻酸会生成凝胶。pH值降低的速度对海藻酸盐溶液有两种影响：当pH值迅速降低时，海藻酸迅速沉淀出来。当pH值缓慢降低时，海藻酸以聚集体的形式缓慢而稳定地沉降最终形成连续的海藻酸凝胶。与离子凝胶相似，海藻酸凝胶强度与聚合物链中的G嵌段的含量相关。与离子型凝胶不同的是，M嵌段通过氢键和海藻酸稳定结合[40]。海藻酸盐凝胶的机械性能和溶胀特性主要取决于海藻酸盐的化学组成、结构和分子量[41]。高a-L-古洛糖醛酸含量（大于70%）的海藻酸钙凝胶机械性能维持在较高水平，通过使用钡离子置换钙离子，有助于提升凝胶的机械性能和溶胀特性[42]。海藻酸盐的生物学效应最初被发现于糖尿病控制动物实验中，实验发现海藻酸作为胰岛细胞移植的包埋物使用后，出现吞噬细胞和成纤维细胞的过度生长，这类似于炎症反应[43]。在生物学测定显示肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素1（IL-1）的含量取决于海藻酸盐样品中甘露糖醛酸盐的含量[44]。甘露糖醛酸由于不参与交联网络的构成，其碎片会?
宋?闹票腹ひ?制备高分子纤维的传统方法包括熔融纺丝、湿法纺丝、液晶纺丝和胶体纺丝等。由于海藻酸钠是分子链极长的高分子，分子中极性基团多，分子间作用力强，其热分解温度远低于熔化温度[56,57]，难以采用熔体纺丝法制备固态纤维。海藻酸盐纤维一般采取经典的湿法纺丝[58]制备,其过程主要为:将可溶性海藻酸盐(铵盐、钠盐、钾盐)溶于水中形成粘稠的纺丝液,脱泡过滤后通过喷丝孔挤入到多价阳离子(通常为钙离子)凝固浴中,此时海藻酸盐沉淀成固态海藻酸钙纤维。该长丝经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维[59]。其工艺流程如图1.3。纤维可梳成网而制成非织造布,还可使用针刺法使纤维互相交缠增加其机械强度。整个纺丝过程涉及的各种组分均安全、无害，因此海藻酸盐纤维被认为适用于医疗、卫生、织物等领域。图1.3钙离子交联海藻酸工艺流程图。1.3.2海藻酸纤维制备的影响因素海藻酸盐纤维性能一般受以下几个方面影响：原料中G/M比例和嵌段含量；纤维中钙离子与钠离子的比例；湿法纺丝的生产工艺。从化学组成来说：Courtaulds公司开发的海藻酸盐敷料由M含量较高的海藻酸盐制成。这类敷料中的钙离子极易被钠离子置换，其成胶性能好，可用生理盐水清洗掉。高G海藻酸盐伤口敷料在受潮后结构稳定性好不易成胶，但是吸湿性并不高。ConvaTec生产的Kaltostat是一种高G海藻酸盐敷料（Ca2+:Na+=80:20）,其钠离子的结合的海藻酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]海藻酸钠的结构组成及纺丝效果分析[J]. 徐文,潘若才,夏延致,时冠军,张玉锡,赵卫,龙晓静. 材料导报. 2013(06)
[2]高强度海藻酸盐纤维的制备及其结构与性能研究[J]. 张传杰,朱平,王怀芳. 天津工业大学学报. 2008(05)
[3]海藻酸纤维医用敷料的制备及开发[J]. 展义臻,朱平,赵雪,张奔. 产业用纺织品. 2007(08)
[4]海藻酸钠的热分解研究[J]. 席国喜,田圣军,成庆堂,张庆芝. 化学世界. 2000(05)
本文编号：3034567
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G/M嵌段组成的海藻酸盐示意图
盍葱纬傻?亲水性空腔组成菱形孔，糖环中羧基的氧原子通过多重配位作用结合钙离子。每个钙离子与4个G单元形成三维网络，紧密结合的聚合物链被称为“蛋-盒”结构[37]。若要生成一个稳定的结构，则需要8到20个相邻的G残基。需要注意的是，这种凝胶可被钙螯合剂解聚：如柠檬酸盐、磷酸盐、碳酸盐和乳酸[38]。海藻酸钠也可以在三价阳离子如铝和铁的存在下形成凝胶。与二价阳离子相比，三价阳离子与海藻酸钠的结合能力普遍增强。三价阳离子能够同时与三个羧基的羧基相互作用形成更加有力的三维结构，其凝胶网络也更加紧密[39]。图1.2钙离子交联海藻酸原理示意图。海藻酸带负电荷，其组份M和G单元的解离常数(pKa)分别为3.38和3.65[28,34]，当溶液的pH值低于海藻酸的pKa时，海藻酸会生成凝胶。pH值降低的速度对海藻酸盐溶液有两种影响：当pH值迅速降低时，海藻酸迅速沉淀出来。当pH值缓慢降低时，海藻酸以聚集体的形式缓慢而稳定地沉降最终形成连续的海藻酸凝胶。与离子凝胶相似，海藻酸凝胶强度与聚合物链中的G嵌段的含量相关。与离子型凝胶不同的是，M嵌段通过氢键和海藻酸稳定结合[40]。海藻酸盐凝胶的机械性能和溶胀特性主要取决于海藻酸盐的化学组成、结构和分子量[41]。高a-L-古洛糖醛酸含量（大于70%）的海藻酸钙凝胶机械性能维持在较高水平，通过使用钡离子置换钙离子，有助于提升凝胶的机械性能和溶胀特性[42]。海藻酸盐的生物学效应最初被发现于糖尿病控制动物实验中，实验发现海藻酸作为胰岛细胞移植的包埋物使用后，出现吞噬细胞和成纤维细胞的过度生长，这类似于炎症反应[43]。在生物学测定显示肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素1（IL-1）的含量取决于海藻酸盐样品中甘露糖醛酸盐的含量[44]。甘露糖醛酸由于不参与交联网络的构成，其碎片会?
宋?闹票腹ひ?制备高分子纤维的传统方法包括熔融纺丝、湿法纺丝、液晶纺丝和胶体纺丝等。由于海藻酸钠是分子链极长的高分子，分子中极性基团多，分子间作用力强，其热分解温度远低于熔化温度[56,57]，难以采用熔体纺丝法制备固态纤维。海藻酸盐纤维一般采取经典的湿法纺丝[58]制备,其过程主要为:将可溶性海藻酸盐(铵盐、钠盐、钾盐)溶于水中形成粘稠的纺丝液,脱泡过滤后通过喷丝孔挤入到多价阳离子(通常为钙离子)凝固浴中,此时海藻酸盐沉淀成固态海藻酸钙纤维。该长丝经过拉伸、水洗、干燥、卷曲形成纤维[59]。其工艺流程如图1.3。纤维可梳成网而制成非织造布,还可使用针刺法使纤维互相交缠增加其机械强度。整个纺丝过程涉及的各种组分均安全、无害，因此海藻酸盐纤维被认为适用于医疗、卫生、织物等领域。图1.3钙离子交联海藻酸工艺流程图。1.3.2海藻酸纤维制备的影响因素海藻酸盐纤维性能一般受以下几个方面影响：原料中G/M比例和嵌段含量；纤维中钙离子与钠离子的比例；湿法纺丝的生产工艺。从化学组成来说：Courtaulds公司开发的海藻酸盐敷料由M含量较高的海藻酸盐制成。这类敷料中的钙离子极易被钠离子置换，其成胶性能好，可用生理盐水清洗掉。高G海藻酸盐伤口敷料在受潮后结构稳定性好不易成胶，但是吸湿性并不高。ConvaTec生产的Kaltostat是一种高G海藻酸盐敷料（Ca2+:Na+=80:20）,其钠离子的结合的海藻酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]海藻酸钠的结构组成及纺丝效果分析[J]. 徐文,潘若才,夏延致,时冠军,张玉锡,赵卫,龙晓静. 材料导报. 2013(06)
[2]高强度海藻酸盐纤维的制备及其结构与性能研究[J]. 张传杰,朱平,王怀芳. 天津工业大学学报. 2008(05)
[3]海藻酸纤维医用敷料的制备及开发[J]. 展义臻,朱平,赵雪,张奔. 产业用纺织品. 2007(08)
[4]海藻酸钠的热分解研究[J]. 席国喜,田圣军,成庆堂,张庆芝. 化学世界. 2000(05)
本文编号：3034567
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