一种用于皮肤创伤修复的纳米纤维敷料及其制备方法
本发明属于创伤敷料，具体涉及一种用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料及其制备方法。
背景技术：
1、糖尿病患者的伤口不易愈合，而且因为血糖水平比较高，非常容易感染。目前市售糖尿病创口敷料多为纱布、创可贴、水凝胶等，然而现有纤维敷料通常存在药物爆发释放、无法监测创口愈合情况、伤口愈合缓慢等问题。
2、如：zhao等人(green tea derivative driven smart hydrogels with desiredfunctions for chronic diabetic wound treatment.adv funct mater 2021,31,2009442)采用3-丙烯酰胺苯硼酸和丙烯酰胺制备水凝胶用于药物释放，虽实现了抗炎和抗菌功能，但是不能监测创口愈合状况，也不能根据创口愈合状况调节释放所负载的绿茶衍生物，在创口愈合状况较好时药物释放快，而在创口愈合情况较差时药物释放较慢。wang等人(fluorescent and antibacterial aminobenzeneboronic acid(aba)-modified goldnanoclusters for self-monitoring residual dosage and smart wound care.acsnano 2021,15,17885)公开了一种细菌纤维素负载纳米金，虽然可以实时监测敷料中剩余的药物含量，但是监测过程依赖紫外光照射实现，不仅不方便患者自测，紫外光照射也不利于创口愈合。liu等人(phase change material-embedded multifunctional janusnanofiber dressing with directional moisture transport,controlled release ofanti-inflammatory drugs,and synergistic antibacterial properties.acs applmater interfaces2023,15,52244)制备了一种具有双层结构的纳米纤维敷料，敷料外层用聚多巴胺包覆聚己内酯并键合了聚赖氨酸，内层为以月桂酸为壳层布洛芬为芯层的纳米纤维网，虽可通过控制激光照射和温度来改变药物释放率，但无法实时反馈创口愈合情况，且与对照组相比没有显著提升创口愈合速度。因此，开发一种能同时检测创口愈合状况并控制药物释放量，又能促进创口愈合的纳米纤维敷料具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于，针对现有敷料药物爆发释放、无法监测创口愈合情况、伤口愈合缓慢等问题和不足，提供一种用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料，集实时监测创口恢复情况和促进创口愈合功能为一体，并能根据创口恢复的情况实时调整抗氧化和抗炎成分的释放速度，减小创口发生慢性炎症的概率；同时通过特殊的纳米纤维结构调控创口的湿度，产生合适的细胞微环境，使抗氧化成分能够加速细胞增殖，促进皮肤修复和伤口愈合；且涉及的制备方法简单可靠、便于操控、对环境污染小，能有效降低敷料的制备成本，适合工业化生产。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料，它包括纳米纤维外层和纳米纤维内层，其中，纳米纤维外层为负载紫草素的聚己内酯/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层，纳米纤维内层负载谷胱甘肽与聚赖氨酸的壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层。
4、上述方案中，所述纳米纤维外层采用紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝得到；所述紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液中，紫草素的浓度为0.1-2.0mg/ml，聚己内酯的质量百分数为1-10％，聚乙烯醇的质量百分数为0.1-2.0％；采用的溶剂为六氟异丙醇或四氢呋喃等。
5、进一步地，纳米纤维外层中，采用聚己内酯和聚乙烯醇复合形成的有机高分子基材负载紫草素，其中，在所述复合体系中，引入的pva中羟基能与紫草素分子形成非共价相互作用，从而限制紫草素的扩散：当ph值较低时，紫草素分子上的羟基没有解离，数量多，pva与紫草素分子间的非共价相互作用更强，可以减少药物分子的释放；在ph值较高时，紫草素分子上的羟基发生解离，数量减少，pva与水分子间的氢键作用更强，可增加药物分子的释放。
6、上述方案中，所述纳米纤维内层采用聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝得到；所述聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液中，聚赖氨酸的质量百分数为0.7-7％，谷胱甘肽的质量百分数为0.7-7％，壳聚糖的质量百分数为0.03-0.6％，聚乙烯醇的质量分数为0.7-7％；采用的溶剂主要为水。
7、进一步地，所述壳聚糖先溶解于醋酸中使用。
8、进一步地，所述醋酸的浓度为1-20vol％。
9、上述方案中，所述外层纳米纤维的直径为300-500nm，内层纳米纤维的直径为400-600nm。
10、上述方案中，糖尿病皮肤创伤部位对应的血糖值持续高于7mmol/l。
11、上述一种用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
12、1)静电纺丝液的配制：
13、①将聚己内酯与聚乙烯醇溶解于有机溶剂i中，混合均匀，将紫草素溶于所得混合溶液中，搅拌均匀，得紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液；
14、②将聚乙烯醇均匀分散于有机溶剂ii中，向所得聚乙烯醇溶液中加入聚赖氨酸搅拌均匀，得聚赖氨酸/聚乙烯醇溶液；再向聚赖氨酸/聚乙烯醇溶液中加入谷胱甘肽，搅拌均匀，得聚赖氨酸/谷胱甘肽/聚乙烯醇溶液；将所得聚赖氨酸/谷胱甘肽/聚乙烯醇溶液与壳聚糖溶液混合，搅拌均匀，得聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液；
15、2)静电纺丝：
16、采用无菌注射器吸取紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝，制备紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层，其中，设置静电纺丝的参数为：电压为12-25kv，接收距离为10-20cm，出液速度为5-20μl/min，重复上述静电纺丝步骤，得具有多个紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层的纳米纤维外层；
17、在纳米纤维外层的基础上电纺敷料内层，采用无菌注射器吸取聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝，制备聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇复合层，其中，设置静电纺丝的参数为：电压为15-25kv，接收距离为10-20cm，出液速度为5-20μl/min，重复上述静电纺丝步骤，得到多个聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇复合层，并最终得到所述用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料。
18、上述方案中，所述紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层的厚度为10-50μm；纳米纤维外层中含有两个以上紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层。
19、上述方案中，所述聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇复合层的厚度为10-50μm纳米纤维内层中含有两个以上聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇复合层。
20、本发明所述纳米纤维敷料，集实时监测创口恢复情况和促进创口愈合功能为一体，可监测创口渗出液的ph值，将创口渗出液的ph值变化转变为敷料色彩信号的变化，并且能根据创口恢复的情况实时调整该抗氧化和抗炎成分的释放速度，减小创口发生慢性炎症的概率，同时通过双层纳米纤维结构调控创口的湿度，产生合适的细胞微环境，使得抗氧化成分能够加速细胞增殖，促进皮肤修复和伤口愈合；且涉及的制备方法简单可靠、便于操控、对环境污染小，能有效降低敷料的制备成本，适合工业化生产。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22、1)本发明所述敷料以负载紫草素的聚己内酯/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层为外层，负载谷胱甘肽与聚赖氨酸的壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层为内层，通过静电纺丝工艺，并采用改进复合有机高分子基材负载生物活性分子，使其在不同ph条件下与负载的生物活性分子产生不同大小的相互作用力，能根据创口渗出液ph值的变化调节生物活性分子的释放速率；尤其当创口受到感染或发生炎症的情况下ph值逐渐升高时，促进敷料内生物活性分子的释放速率逐渐增大，保证良好的创伤修复效果；
23、2)本发明所述纳米纤维层采用聚己内酯和聚乙烯醇复合形成的有机高分子基材负载紫草素，可有效促进紫草素快速对溶液ph做出颜色反应，表现出较高的ph值响应灵敏性；在伤口形成初期(ph值较高)，药物在短时间内爆发性释放，可间隔3h左右更换一次敷料，有利于糖尿病创口从炎症阶段转向增值阶段；在创口愈合后期，由于ph值较低，较少的药物缓释有利于最大限度发挥敷料的作用并减少敷料更换次数；
24、3)本发明所述纳米纤维敷料的结构可为细胞生长和增殖提供有利的细胞微环境，有效促进细胞生长和增殖，加速皮肤修复和创口愈合；
25、4)本发明在促进创口愈合的同时，可将创口渗出液的ph信号转变为敷料自身的色彩信号，通过对创口渗出液ph值的监测反馈创口恢复的情况；当创口组织处于正常愈合状态时(创口ph值通常在6-7.5之间)，此时敷料反馈红色到浅紫红色的色彩信号，当创口发生感染或炎症时(ph值会上升达到或者超过8.0)，此时敷料主要反馈蓝色的色彩信号，此过程能够通过肉眼直接观察，方便患者直观便捷地了解自身创口恢复状况；
26、5)本发明所述纳米纤维敷料的内层和外层分别采用不同基于不同复合条件的有机高分子基材及对应的活性负载材料，并结合对应的静电纺丝工艺，制备得到不对称的敷料结构，由相对致密的外层和疏松多孔的内层组成，敷料外层在保护伤口组织免受外部物理化学因子和病菌威胁的同时，又具有非常细密的空隙结构能够与内层一起通过控制气体交换来调控创口的湿度，敷料内层能够模仿类似细胞外基质的三维结构网络，具有比面积高、生物相容性优良的特点；
27、6)本发明所述的制备方法简单可靠，操作简易，对环境污染小，所制得的纳米纤维敷料可用于广大糖尿病患者的皮肤创伤专用敷料，或其他难愈性创面修复材料，具备广阔的应用前景。
技术特征：
1.一种用于糖尿病皮肤创伤修复的纳米纤维敷料，其特征在于，它包括纳米纤维外层和纳米纤维内层，其中，纳米纤维外层为负载紫草素的聚己内酯/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层，纳米纤维内层负载谷胱甘肽与聚赖氨酸的壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维层。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维敷料，其特征在于，所述纳米纤维外层采用紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝得到；所述紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液中，紫草素的浓度为0.1-2.0mg/ml，聚己内酯的质量百分数为1-10％，聚乙烯醇的质量百分数为0.1-2.0％。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维敷料，其特征在于，所述纳米纤维内层采用聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液进行静电纺丝得到；所述聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液中，聚赖氨酸的质量百分数为0.7-7％，谷胱甘肽的质量百分数为0.7-7％，壳聚糖的质量百分数为0.03-0.6％，聚乙烯醇的质量分数为0.7-7％。
4.根据权利要求1所述的纳米纤维敷料，其特征在于，所述外层纳米纤维的直径为300-500nm，内层纳米纤维的直径为400-600nm。
5.根据权利要求1所述的纳米纤维敷料，其特征在于，糖尿病皮肤创伤部位对应的血糖值大于16.7mmol/l。
6.权利要求1～5任一项所述用于皮肤创伤修复的纳米纤维敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，针对紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇溶液采用的静电纺丝的参数包括：电压为12-25kv，接收距离为10-20cm，出液速度为5-20μl/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维外层采用分层静电纺丝工艺，包含两个以上紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，针对紫聚赖氨酸/谷胱甘肽/壳聚糖/聚乙烯醇溶液采用的静电纺丝的参数包括：电压为15-25kv，接收距离为10-20cm，出液速度为5-20μl/min。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维内层采用分层静电纺丝工艺，包含两个以上紫草素/聚己内酯/聚乙烯醇复合层。
技术总结
本发明公开了一种用于皮肤创伤修复的纳米纤维敷料，它包括纳米纤维外层和纳米纤维内层，其中，纳米纤维外层为负载紫草素的聚己内酯/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维，纳米纤维内层负载谷胱甘肽与聚赖氨酸的壳聚糖/聚乙烯醇静电纺丝纳米纤维。本发明所述纳米纤维敷料，集实时监测创口恢复情况和快速促进创口愈合功能为一体，并能根据创口恢复情况实时调整抗氧化和抗炎成分的释放速度，减小创口发生慢性炎症的概率；同时可通过纳米纤维结构调控创口的湿度，产生合适的细胞微环境，使抗氧化成分能够加速细胞增殖，促进皮肤修复和伤口愈合；且涉及的制备方法简单可靠、便于操控、对环境污染小，能有效降低敷料的制备成本，适合工业化生产。
技术研发人员：沈雷,姚梓樱,许家怡,李莉雪,胡樱铧
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23