李蠡 高歌 张丽 陈晓晶 王守艳
摘 要：针对传统医用敷料止血效果差的问题，结合静电纺丝技术，提出一种烷基化壳聚糖结合酸化碳纳米纤维的新型抗菌敷料，并对其应用效果进行分析。结果表明：经过近红外光源照射 150 s后，敷料表面温度稳定在60 ℃，经过5次开-关循环加热试验后，温度并未出现下降；
经过光照处理孵育24 h后，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在抗菌敷料上的存活率分别为5%和10%，抑菌效果良好。L929 细胞在抗菌敷料浸渍液中培养 48 h 后，细胞存活率超过75%；
与血液相容率控制在5%内；
全血凝固时间为163 s，全血凝固指数约为7.31%，表现出良好的材料性能；
将抗菌敷料用于术后护理，出血率为4.26%，术后感染率为2.13%，止血有效率为95.74%，表现出良好的护理效果。
关键词：抗菌敷料；
静电纺丝；
止血材料；
酸化碳纳米纤维
中图分类号：TQ465
文献标志码：A
文章编号：1001-5922（2023）07-0073-04
Comparision of preparation and practical application effect of antimicrobial dressings using carbon nanofiber spinning
LI Li1，GAO Ge1，ZHANG Li1，CHEN Xiaojing1，WANG Shouyan2
（1.Cancer Hospital Affiliated to Harbin Medical University，Harbin 150040，China;
2.Harbin Medical University，Harbin 150076，China
）
Abstract：In response to the poor hemostatic effect of traditional medical dressings， a novel antibacterial dressing combining alkylated chitosan with acidified carbon nanofibers is proposed using electrospinning technology，and its application effect is analyzed.The results showed that after 150 seconds of exposure to a near-infrared light source，the surface temperature of the dressing remained stable at 60 ℃.After five cycles of on-off heating tests，the temperature did not decrease; After 24 hours of light treatment and incubation，the survival rates of Escherichia coli and Staphylococcus aureus on the antibacterial dressing were 5% and 10%，respectively，showing good antibacterial effect.After being cultured In the immersion solution of antibacterial dressing for 48 hours， cell survival rate of L929 cell exceeded 75%.The blood compatibility rate of the antibacterial dressing was within 5%. The whole blood coagulation time was 163 seconds，and the whole blood coagulation index was about 7.31%，demonstrating good material properties.The antibacterial dressing was used for postoperative care resulted in a postoperative bleeding rate of 4.26%，a postoperative infection rate of 2.13% ，and a hemostatic effective rate of 95.74%，demonstrating good nursing effects.
Key words：antibacterial dressings;electrospinning;hemostatic materials;acidified carbon nanofibers
传统医用敷料多为无菌纱布和医用绷带，虽然能在一定程度上减少细菌对伤口的感染，但其自身并不具备抗菌效果，因此护理效果还达不到理想要求。特别是在手术后，患者伤口会出现大出血的情况，传统敷料无法快速止血，对患者產生一些不良的影响。优化医用敷料性能是现代医学较为重要的课题，对此，部分学者也进行了很多研究。如赵中楠利用循环冻融法制备一种负载石榴皮提取物（PPE）的水凝胶，并对其性能进行研究。彭婷以汉麻基纤维素为材料，制备了一种水凝胶复合功能性伤口敷料，并对其性能进行研究。李曼则通过静电纺丝制备了一种聚己内酯/明胶载姜黄素生物活性敷料，并研究了该敷料的性能，试验结果表明，该敷料具备良好的综合性能，可以在伤口护理领域发挥重要作用。以上学者的研究为伤口敷料的发展提供了一些参考，但在手术敷料方面还存在很多不足，基于此，本试验以孙嘉华方法为参考，制备了一种用于手术室用的抗菌型纺丝敷料材料，为医用敷料的发展提供参考。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料与设备
主要材料：乙酸（AR），创通化学；
壳聚糖（AR），鸿韬生物工程；
乙醇（AR）俱辉化工；
十二醛（AR），华翔科洁生物；
氰基硼氢钠（AR），世能化工科技；
氢氧化钠（AR），鹏彩精细化工；
浓硝酸（AR），玖丰隆化工；
浓硫酸（AR），中水化工；
碳纳米纤维（AR），恒大化工；
醋酸（AR），创通化学；
聚乙烯醇（AR），天峰化工。
主要设备：
FC-18A型冻干机（国辉仪器）；
DZF型真空烘箱（康臣干燥工程）；
DZKW-C型恒温水浴锅（沃林仪器）；
YM-010S型超声机（蒂普思科技）；
S410型红外光谱仪（奥析科学仪器）；
EVO 10型扫描电镜（同盛科技）；
754型可见分光光度计（美析仪器）。
1.2 试验方法
1.2.1 烷基化壳聚糖的制备
（1）将一定量乙酸与适量壳聚糖混合搅拌，然后加入一定量乙醇继续搅拌至混合均匀；
（2）加入十二醛反应3 h。继续加入氰基硼氢钠反应12 h。反应结束后，通过NaOH水溶液调节体系pH值至中性；
（3）加入适量乙醇沉淀烷基化壳聚糖，过滤后用去离子水充分洗涤，离心后在FC-18A型冷冻干燥机的作用下进行冷冻干燥处理，产物为烷基化壳聚糖。
1.2.2 碳纳米纤维的酸化
（1）将浓硝酸和浓硫酸按照体积比1∶3混合，放入1 g碳纳米纤维，在超声的作用下反应3 h；
（2）离心处理后，用去离子水洗涤至中性，在DZF型真空干燥箱的作用下进行真空干燥，产物为酸化后碳纳米纤维。
1.2.3 复合敷料制备
（1）在质量分数95%的醋酸溶液中溶入烷基化壳聚糖，得到质量分数3%的烷基化壳聚糖溶液；
（2）在去离子水中溶入PVA，在恒温水浴锅的作用下进行反应，反应温度和时间分别为75 ℃和3 h，得到质量分数10%的PVA水溶液；
（3）将酸化后碳纳米纤维放入去离子水中，在超声机的作用下形成体积分数为0%、1%、2%和3%的纤维悬浮液；
（4）按照4∶6的体积比混合烷基化壳聚糖溶液和聚乙烯醇水溶液，然后放入0.5 mL酸化碳纳米纤维悬浮液，充分搅拌，得到均匀的混合溶液；
（5）将混合溶液装入针筒中进行纺丝，纺丝参数如表1所示；
（6）将纺丝得到的敷料置于室温环境，待溶剂挥发，得到抗菌型的敷料。
1.3 性能测试
1.3.1 光热性能
通过近红外光源照射抗菌纱布150 s，使用红外热像仪对温度进行记录。
1.3.2 抑菌性能
通过对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在抗菌纱布上的存活率进行测试，表征抗菌纱布的抑菌性能。
1.3.3 生物相容性
通过浸渍法对抗菌纱布的细胞毒性进行检测。
1.3.4 临床应用效果评价指标
结合以上制备的材料，观察肿瘤患者术后的出血量的多少、疼痛程度、有无感染以及止血的效果等指标。
2 结果与讨论
2.1 润湿性能分析
通过抗菌敷料表面的水接触角测试，表征抗菌敷料的润湿性能，结果如图1所示。
由图1可知， CNWF亲水性能良好。而本试验制备的抗菌敷料水接触角均超过了60°，疏水性明显增强。这是因为制备抗菌敷料的主要材料为具有疏水性的烷基化壳聚糖。同时，经过静电纺丝作用后，制备的薄膜具有微纳米级别孔径，抗菌敷料表面疏水性增加。
2.2 光热性能
图2为抗菌敷料光热性能测试结果。
由图2可知，在照射150 s后，NCS 3/PVA/CNF0 光照温度基本不发生变化。随酸化碳纳米纤维浓度的增加，抗菌敷料表面温度分别上升至48 、55和 60 ℃并维持稳定，这是因为酸化碳纳米纤维在抗菌敷料中起到光热转化剂的作用，可以将光能有效转化为热能。且酸化碳纳米管浓度越高，有效转化率越高，则抗菌敷料表面温度越高。
2.3 光热辅助抑菌性
通过光热辅助杀菌对抗菌敷料的抑菌性能进行进一步评估，结果如图3所示。
由图3可知，经过光照处理后孵育24 h后，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在CNWF 和 NCS3/PVA/CNF 0上的存活率均相对较高，抑菌活性较差。隨酸化碳纳米纤维浓度的增加，对2种细菌的抑菌效果明显增加。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在NCS3/PVA/CNF3上的存活率分别为5%和10%，表现出良好的抑菌效果。这是因为，体系内酸化碳纳米纤维用量越多，敷料表面最高光转化温度随之增加，因此在相同光照条件下，可杀死更多细菌，表现出良好光热抑菌效果。
2.4 生物相容性测试
抗菌敷料生物相容性测试结果如图4所示。
由图4可知，溶血率值控制在5%内，说明本试验制备的抗菌敷料具备较好的血液相容性和较低的细胞毒性，可以作为医用敷料使用。
2.5 体外止血性能
通过全血凝固时间反应敷料的体外止血性能，结果如图5所示。
由图5可知，CNWF和抗菌敷料的全血凝固时间均明显低于自然凝血时间，随酸化碳纳米纤维浓度的增加，制备抗菌敷料全血凝固时间缩短。NCS3/PVA/CNF3的全血凝固时间为163 s，较CNWF减少了18.09%，表现出良好的体外止血性能。
2.6 实际应用效果
以CNWF为对照，对抗菌敷料的实际应用效果进行评价。
2.6.1 一般资料
选取我院2021年1月～2022年1月接受手术治疗的86例腹部肿瘤患者作为本次研究的对象。根据患者伤口处理方式的不同，将其分为CNWF止血组和抗菌敷料组。其中CNWF止血组患者39例，男性17例，女性22例；
平均年龄（54.36±6.28）岁。抗菌敷料组患者47例，男性21例，女性26例；
平均年龄（54.42±6.30）岁。传两组患者一般基线资料比较差异无明显统计学意义（P>0.05），有可比性。本研究已获得医院伦理委员会批准。
2.6.2 统计学方法
采用SPSS 22.0软件统计分析，计数资料用［n（%）］表示，比较采用χ2检验，以P＜0.05为统计显著。
2.6.3 2组患者术后情况的比较
2组在术后疼痛无明显统计学差异（P>0.05）；
但实验组患者术后出血率为4.26%，术后感染率为2.13%，显著低于传统止血组（P<0.05）；
具体结果如表2所示。
2.6.4 2组术后的止血有效率比较
研究发现，抗菌敷料组47例患者中术后无出血45例，止血有效率为95.74%，较传统止血组79.49%明显升高（P<0.05）；
具体结果如表3所示。
由表3可知，2组在止血有效率方面有统计学意义（P<0.05）。
3 结语
综上，本试验制备的抗菌敷料表现出良好的止血抗菌效果，可以作为医用敷料使用。
（1）抗菌敷料的纤维较为均匀，且表面光滑；
水蒸气透过率满足国标YY/T0148—2006中关于医用敷料水蒸气透过率的规定；
（2）抗菌敷料水接触角均超过了60°，疏水性明显增强。经过近红外光源照射 150 s后，敷料表面温度有一定上升并维持稳定。经过5次开-关循环加热试验后，抗菌纱布始终维持最高温度，表现出良好的光热稳定性；
（3）经过光照处理后孵育24 h后，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在NCS3/PVA/CNF3上的存活率分别为5%和10%，表现出良好的抑菌效果；
（4）抗菌敷料溶血率值在5%内；
L929 细胞在抗菌纱布浸渍液中培养 48 h 后，细胞存活率超过75%，表现出良好的生物相容性；
（5）NCS3/PVA/CNF3全血凝固时间为163 s，表现出良好的止血效果；
（6）将抗菌敷料用于术后护理，抗菌敷料组患者术后出血率为4.26%，术后感染率为2.13%，止血有效率为95.74%，表现出良好的护理效果。
【参考文献】
［1］ 赵中楠，张兴群，翟志毫，等.负载石榴皮提取物的聚乙烯醇基水凝胶伤口敷料的制备与表征［J］.功能高分子学报，2023，36（2）：136-145.
［2］ 彭婷.汉麻基纤维素水凝胶复合功能伤口敷料制备及性能［J］.粘接，2022，49（8）：47-50.
［3］ 李曼，武丁胜，魏安方，等.静电纺丝聚己内酯/明胶载姜黄素生物活性敷料的制备和性能［J］.材料导报，2022，36（11）：233-239.
［4］ 孙嘉华.天然多糖基止血抗菌材料的制备及应用［D］.江苏大学，2022.
［5］ 潘微，李漱阳，刘晋珲，等.羧甲基纤维素钠钙/壳聚糖季铵盐多层敷料的制备及性能评价［J］.中国组织工程研究，2023，27（25）：3949-3955.
［6］ 赖彩云，潘炜伦，李博，等.聚多巴胺温敏水凝胶敷料的制备及其抗菌性能研究［J］.暨南大学学报（自然科学与医学版），2022，43（4）：447-452.
［7］ 杨冬，贾彤彤，雷蕾，等.静电纺丝技术制备医用敷料的研究进展［J］.高分子通报，2022（9）：1-7.
［8］ 李永旭，郭芳，吴明丽，等.高吸水保水伤口敷料的研究进展［J］.弹性体，2022，32（6）：72-79.
［9］ 宋路平，闵尔君，王旭.静电纺丝技术在创伤敷料领域的应用进展［J］.河南工程学院学报（自然科学版），2022，34（4）：14-18.
［10］ 李亮，裴斐斐，刘淑萍，等.聚乳酸纳米纤维基载药敷料的制备与表征［J］.纺织学报，2022，43（11）：1-8.
［11］ 芮金州，彭虎红，关怡新，等.活性氧响应海藻酸钠/聚乙烯醇水凝胶敷料的制备及性能［J］.化学反应工程与工艺，2022，38（5）：438-445.
［12］ 马莉，仇威王，吳德群.抗菌止血水凝胶医用敷料的制备及其性能研究［J］.纺织科学与工程学报，2022，39（4）：28-34.
［13］ 朱海，支超，余灵婕，等.气凝胶/间隔织物/纳米纤维膜抗菌纱布的制备及性能［J］.合成纤维，2022，51（9）：54-58.
［14］ 李巧兰.医用水胶体敷料的制备、性能及伤口应用效果［J］.粘接，2021，47（9）：44-48.
［15］ 袁小晶，尹海梦，樊晓玮，等.角蛋白/海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶皮肤敷料的制备及创口修复研究［J］.中国生物工程杂志，2021，41（8）：17-24.
［16］ 李梦娜，王学利，李发学，等.抗菌型苯丙氨酸基聚酯脲静电纺复合纳米纤维敷料的制备及性能［J］.东华大学学报（自然科学版），2022，48（2）：10-17.
［17］ 牛泽浩，王欣，丁姗姗，等.功能性腹壁封闭敷料的制备及其性能测试［J］.解放军医学院学报，2022，43（4）：455-459.
［18］ 马莹莹.医学护理用可降解水凝胶伤口敷料的制备及应用［J］.粘接，2022，49（8）：13-16.
［19］ 周超，生程钜，闻林林.咪唑盐类聚离子液体抗菌剂的制备及其在水凝胶敷料中的应用［J］.应用化学，2021，38（1）：51-59.
［20］ 周天扬，张数鹏，周诗绚，等.类氨基酸基载药水凝胶敷料的制备与性能［J］.精细化工，2021，38（7）：1393-1401.
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