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皮肤作为人体最大的器官,是人体与周围环境相互作用的物理屏障,使人体能够出汗并保护其免受外部物质的侵害。皮肤损伤后的伤口敷料需为伤口创造有效的屏障,平衡伤口的水分环境,在物理性保护伤口和加速伤口愈合中起着重要作用。被称为“第二种皮肤”的功能材料防水透湿膜,可防止液态水渗透,但允许水蒸气/空气通过,广泛用于防护服、精密电子、化学工业和医疗设备。但由于生物相容性差,用于皮肤敷料的研究还比较少。与常规伤口处理材料如棉、亚麻等相比较,防水透湿纳米纤维膜具有孔结构易于调节,有出色的伤口保护和水分管理能力的特点。因此,国内外众多企业开始研制和生产防水透湿敷料,但目前市售产品很少兼具防水、透湿性能于一体。因此如何制备生物相容性好、同时具有较高的防水性、透湿性、力学性能的功能材料是目前伤口敷料亟待解决的问题。
近年来,复合梯度敷料引起关注,此类敷料内层与外层性质不同,内层与伤口直接接触、可促进伤口再生,外层可抵御外部刺激、防水透湿。静电纺丝技术可制备直径在纳米到微米级别的超细纤维,电纺纤维无序堆积形成的纤维膜具有高比表面积、高孔隙率、互连的微米/纳米通道等特性,非常适用于防水透湿应用。但静电纺丝过程通常采用有生物毒性的有机溶剂,溶剂残留将影响其在伤口敷料领域的应用。
本课题采用环保型乙醇作为溶剂,制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB)电纺纤维膜,PVB生物相容性良好,对表面具有优异粘合性,且在乙醇中的良好溶解性以及非水溶性。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有优异的疏水性、化学惰性和生物相容性,已广泛应用于生物医学领域。因此,本课题以乙醇为溶剂,PDMS为疏水剂,静电纺丝制备PVB/PDMS防水透湿纤维膜。
本课题首先研究了疏水剂PDMS的添加含量(0wt%、30wt%、45wt%、60wt%)对静电纺丝纳米纤维膜的形貌、表面化学性质、润湿性、防水性、透湿性及力学性能的影响。实验结果表明:PDMS的加入提高了纤维膜的表面疏水性。添加45wt%PDMS制备的纤维膜,最大孔径(dmax)从3.56下降到0.99μm。当PDMS含量为45%时,PVB/PDMS-45%纤维膜具有54.32kPa的静水压力,8980g m-2d-1的水蒸气透过率(WVTR),以及4.95MPa的拉伸强度。将PVB/PDMS-45%纤维膜覆于指关节处,可随关节柔性弯曲。类皮肤防水透湿且可拉伸的PVB/PDMS纤维膜可作为保护伤口敷料,也可以与伤口愈合层结合使用当作保护层。
为了制备多功能性敷料,本课题将制备的防水透湿膜PVB/PDMS-45%作为外层,明胶/单宁酸纳米纤维膜作为内层,明胶/单宁酸、PVB/PDMS-45%共纺纤维膜作为中间层,通过逐层电纺丝的方法制备复合梯度纳米纤维膜。对制备的纤维膜的形貌、结构、性能做了表征和测试分析。结果表明:制备的复合梯度膜内层亲水、外层疏水,同时还具有良好防水性、透气性、力学强度以及抗剥离的特点,有望作为新型的功能性防水透湿敷料。
近年来,复合梯度敷料引起关注,此类敷料内层与外层性质不同,内层与伤口直接接触、可促进伤口再生,外层可抵御外部刺激、防水透湿。静电纺丝技术可制备直径在纳米到微米级别的超细纤维,电纺纤维无序堆积形成的纤维膜具有高比表面积、高孔隙率、互连的微米/纳米通道等特性,非常适用于防水透湿应用。但静电纺丝过程通常采用有生物毒性的有机溶剂,溶剂残留将影响其在伤口敷料领域的应用。
本课题采用环保型乙醇作为溶剂,制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB)电纺纤维膜,PVB生物相容性良好,对表面具有优异粘合性,且在乙醇中的良好溶解性以及非水溶性。聚二甲基硅氧烷(PDMS)具有优异的疏水性、化学惰性和生物相容性,已广泛应用于生物医学领域。因此,本课题以乙醇为溶剂,PDMS为疏水剂,静电纺丝制备PVB/PDMS防水透湿纤维膜。
本课题首先研究了疏水剂PDMS的添加含量(0wt%、30wt%、45wt%、60wt%)对静电纺丝纳米纤维膜的形貌、表面化学性质、润湿性、防水性、透湿性及力学性能的影响。实验结果表明:PDMS的加入提高了纤维膜的表面疏水性。添加45wt%PDMS制备的纤维膜,最大孔径(dmax)从3.56下降到0.99μm。当PDMS含量为45%时,PVB/PDMS-45%纤维膜具有54.32kPa的静水压力,8980g m-2d-1的水蒸气透过率(WVTR),以及4.95MPa的拉伸强度。将PVB/PDMS-45%纤维膜覆于指关节处,可随关节柔性弯曲。类皮肤防水透湿且可拉伸的PVB/PDMS纤维膜可作为保护伤口敷料,也可以与伤口愈合层结合使用当作保护层。
为了制备多功能性敷料,本课题将制备的防水透湿膜PVB/PDMS-45%作为外层,明胶/单宁酸纳米纤维膜作为内层,明胶/单宁酸、PVB/PDMS-45%共纺纤维膜作为中间层,通过逐层电纺丝的方法制备复合梯度纳米纤维膜。对制备的纤维膜的形貌、结构、性能做了表征和测试分析。结果表明:制备的复合梯度膜内层亲水、外层疏水,同时还具有良好防水性、透气性、力学强度以及抗剥离的特点,有望作为新型的功能性防水透湿敷料。