可监测创面温度的电活性功能敷料的制备及性能研究

作     者：杨立国 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李纪伟

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：纳米纤维膜 电刺激 抗菌 温度监测 

摘      要：医用敷料是用以覆盖疮、伤口或其他损害的医用材料。理想的伤口敷料不仅能够保护伤口免受二次伤害,而且还应能够抑制炎症反应、促进创面愈合以及监测创面的愈合进程。研究表明电刺激以通过引导皮肤细胞的迁移和增殖促进伤口愈合。已有电刺激装置、导电材料以及光/压电材料等被用于伤口的电刺激修复治疗,但电刺激装置和导电材料需要外接电源,压电材料易受光源/形变制约,严重限制了电刺激技术在伤口修复领域的应用。金属微电池不但能提供稳定的电刺激能量来源,而且无需外接电源,其与医用敷料的一体化集成为电刺激在伤口修复领域的无线应用带来了新的机遇。因此,本课题通过在纳米纤维表面构筑金属微电池制备一种电活性纳米纤维敷料,然后将微电子器件与制备的电活性纳米纤维敷料结合,通过温度变化实现伤口愈合进程的监测,具体研究内容如下:(1)可监测创面温度的电活性功能敷料的制备:采用模板限域磁控溅射技术在聚乳酸纳米纤维膜(PLA)的表面构筑环形银/锌微电池(Ag/Zn),制备了电活性纳米纤维敷料(Ag/Zn@PLA),扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)均表明Ag/Zn涂层成功涂覆到PLA纳米纤维的表面;TGA分析表明Ag/Zn涂层的含量为5.58%和1.17%;Zn涂覆改性后PLA的接触角由130°降到了52°,Ag/Zn@PLA的拉伸强度最高可以达到4.6 MPa;这证明了该敷料具有优异的热性能、润湿性能、拉伸性能等,为用作敷料基材奠定了基础。同时将DHT11温度传感器集成在Ag/Zn@PLA敷料之上,设计了的对应的电路图来进行温度监测。(2)可监测创面温度的电活性功能敷料的抗菌、促愈性能研究:Ag/Zn@PLA对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为95%和97%。当Ag/Zn电极被伤口渗出液浸湿时,可以在敷料表面发生氧化还原反应从而产生电刺激,体外细胞划痕实验表明Ag/Zn@PLA产生的电刺激可以促进成纤维细胞的迁移。体内小鼠伤口模型表明Ag/Zn@PLA还可以通过促进伤口再上皮、新生血管和胶原沉积来促进伤口愈,在第6天Ag/Zn@PLA组愈合率为79.6±1.8%,第12天Ag/Zn@PLA组愈合率为95±1.2%。并且Ag/Zn@PLA敷料对细胞不显示毒性,有较好的生物相容性。综上,本课题将微电子器件与电活性敷料集成制备了一种具有电刺激抗菌、促愈以及可监测创面愈合进程的电活性功能敷料,为新型高效促愈材料的开发提供一定的借鉴与参考。