摘 要

伤口感染是影响伤口愈合最严重的干扰因素^[1]。当伤口感染时，抗生素的全身使用效果不佳，伤口敷料在控制局部感染中起到至关重要的作用^[2]。抗菌性水凝胶敷料是近年来发展起来的一种新型医用敷料^[3]。与传统敷料相比，其优点包括：水凝胶非常亲水，可吸收渗出物；避免伤口感染有利于伤口愈合^[4]。

本文旨在制备不同离子比（Cu² 与Zn² 质量比分别为0、1:19、1:3、1:1、3:1、19:1、1 ）的海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶后，并对其理化性质、抗菌性能、血液相容性以及细胞相容性进行评价，探究出最佳的混合比例。结果表明随着Cu² 的百分比逐渐增加，其拉伸强度和断裂拉伸形变呈逐渐下降，添加纯Zn² 、5%-Cu² 和25%-Cu² 的具有适度的柔韧性和合理的机械强度；水凝胶的失水率呈先上升再下降的趋势，但所有测试组都具有适宜的存水能力和良好的溶胀性能。抗菌结果显示含有Cu² 与Zn² 交联的海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶对金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌作用；但50%-Cu² 对大肠杆菌无明显的抗菌作用，25%-Cu² 体外抗菌效果最好。因此，25%-Cu² 具有优秀的抑菌效果。生物学评价结果表明25%-Cu² 红细胞溶血率为0.92%，并且与L929细胞共培养3d后，细胞生长速度高于空白组，计算得知RGR大于100%，毒性等级为0级。综上，25%-Cu² 的海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶敷料具有优异的抗菌性能、适度的柔韧性、合理的机械强度、良好的血液相容性和细胞相容性，显示了抗菌水凝胶材料作为医学敷料的广泛应用前景。

关键词：抗菌性能、海藻酸钠、水凝胶、创伤敷料。

Abstract

Wound infection is the most serious interference factor that affects wound healing. When the wound is infected, the overall use of antibiotics showed low curative effects, and the control of local infection is crucial for a wound dressing. Antibacterial-hydrogel dressing is a new type of medical dressing developed in recent years. Compared with traditional dressings, its advantages include: transparency which means the healing of the wound can be observed; and good hydrophilicity. Thus, it not only can absorb the exudate, but also not to contaminate healthy skin. It helps to avoid wound infection and promote wound healing.

This paper aimed at the preparation of different ion ratio (Cu² and Zn² mass ratio is 0, 1:19, 1:3, 1:1, 3:1, 19:1, 1) of the sodium alginate - acrylamide hydrogel, and its physical and chemical properties, antimicrobial properties, blood compatibility and cell compatibility evaluation, to explore the best mix proportion. Results show that the percentage increase gradually as the Cu² the tensile strength and tensile deformation is gradually decline, Zn² , 5%-Cu ² and 25%-Cu² has moderate flexibility and reasonable mechanical strength; The water loss rate of hydrogels increases first and then decreases, but all the experimental groups have suitable water retention capacity and good swelling performances. The Cu² and Zn² crosslinking sodium alginate - acrylamide hydrogels for staphylococcus aureus have obvious antibacterial activities; However, 50%-Cu² was no obvious bacteriostatic effect on the E.coli, and 25%-Cu² had the best antibacterial effect. Therefore, 25%-Cu² has excellent bacteriostatic effect. The results of biological evaluation showed that the hemolysis rate of 25%-Cu² erythrocyte was 0.92%, and the cell growth rate was higher than that of the blank group after 3d with L929 cells, and it was calculated that RGR was greater than 100% and the toxicity level was 0.To sum up, 25%-Cu² sodium alginate acrylamide hydrogel dressing has excellent antibacterial properties, moderate flexibility, reasonable mechanical strength, good blood compatibility and cell compatibility, showed that the antimicrobial properties of the hydrogel has the broad prospect in the application as medical dressings.

Keywords: antimicrobial performance, sodium alginate, hydrogel, wound dressing.

目录

第一章绪论 1

1.1创口愈合和医用敷料 1

1.1.1现代创伤敷料 1

1.1.2抗菌医用水凝胶敷料的功能与指标 2

1.2抗菌医用水凝胶敷料的研究进展 3

1.3本课题研究内容和技术路线 4

1.3.1研究内容 4

1.3.2技术路线 5

第二章 仪器介绍以及海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶的制备与表征 7

2.1试剂以及仪器介绍 7

2.1.1药品试剂以及生产公司 7

2.1.2 试验所用仪器和设备 7

2.2海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶的制备与表征 8

2.2.1 海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶的制备 8

2.2.2 FT-IR 9

2.3 结果与讨论 10

2.4 小结 10

第三章海藻酸盐-丙烯酰胺水凝胶的性能测试 11

3.1引言 11

3.2实验步骤 11

3.2.1 力学性能测试 11

3.2.2 溶胀率测试 11

3.2.3 失水率测试 12

3.3 结果与讨论 12

3.3.1力学性能测试 12

3.3.2 溶胀率测试 14

3.3.3 失水率测试 15

3.4 小结 15

第四章 海藻酸盐-丙烯酰胺水凝胶的抗菌性试验 16

4.1引言 16

4.2 试验步骤 16

4.2.1抑菌率测试 16

4.2.2抑菌圈测试 17

4.2.3 统计学处理方法 17

4.3结果与讨论 18

4.3.1抑菌率测试 18

4.3.2抑菌圈试验 19

4.4小结 21

第五章 海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶的生物学评价 22

5.1引言 22

5.2 试验步骤 22

5.2.1溶血性能测试 22

5.2.2 细胞毒性测试 23

5.3结果与讨论 24

5.3.1溶血性能 24

5.3.2水凝胶浸提液的细胞毒性评价 26

5.4 小结 26

第六章 总结 27

6.1主要结论 27

6.2展望 27

参考文献 29

致谢 32

第一章绪论

1.1创口愈合和医用敷料

伤口感染是影响伤口愈合的最严重的干扰因素，伤口渗出液里含有大量的炎症因子和自由基都会减缓伤口的愈合速度^[5]。当伤口感染时，抗生素的全身使用效果不佳，伤口敷料在控制局部的感染中起着至关重要的作用^[2]。传统的敷料，如天然或人造绷带、药棉和纱布，其主要功能是尽快蒸发伤口渗出物，保持伤口的干燥，并将将伤口与外界隔离以避免污染。但是传统敷料表面干燥、粗糙，易使敷料粘连于创面的新生肉芽组织上，对创面有一定的刺激作用并且在更换敷料时容易对皮肤造成再次损伤。近年来，随着材料科学和组织工程的飞速发展，现代伤口敷料应运而生，如薄膜、水凝胶、泡沫和水胶体 ^[6]。如今，敷料不仅能更好地覆盖伤口，还有利于促进伤口愈合和恢复。

1.1.1现代创伤敷料

随着现代科技的发展，多种类型的现代医用敷料已经被开发来用于促进伤口愈合。但是由于伤口类型以及伤口所处愈合阶段不同，单单一种敷料并不能有效的促进伤口愈合。所以我们了解不同类型敷料的特征（见表1.1），进而搭配使用，将更利于伤口愈合。不同类型敷料按照材料可以分为泡沫、薄膜、海藻酸盐、水胶体敷料和水凝胶。

泡沫敷料由多孔聚氨酯泡沫制成，且泡沫材料具体是否具有疏水性或亲水性取决于其是否具有粘性边缘。泡沫敷料的表面由疏水材料组成，因此它不能穿透液体，但具有开放的空隙结构允许CO₂，O₂和水蒸气的气体交换^[7]。 泡沫敷料具有很高的缓冲性，吸水性和防护性，并且可以创造良好的保温和保湿环境，使皮肤表面更加舒适^[8-9]。

薄膜敷料由薄的透明粘合剂多孔聚氨酯材料制成，可穿过CO₂、O₂和水汽等，他还可以不渗透液体和细菌，具有自溶清创的功能^[7,9,10]。

海藻酸钠敷料由海藻酸钠和海藻酸钙为基础材料合成^[11]。海藻酸盐材料具有良好的生物降解性，吸水性和生物相容性^[12-13]。 当海藻酸盐与伤口渗出物接触时，在伤口表面形成强亲水性网状水凝胶，其具有强吸水性并减少细菌感染^[14-15]。

水胶体敷料是凝胶形成剂（如明胶和果胶等）和其他材料如交联剂，弹性体等一起构成。水胶体敷料可以通过水蒸气，但不通过细菌，具有吸收组织渗出物和清理伤口的功能，适用于轻至中度渗出伤口^[16]。同时，这种敷料将用于儿科伤口护理，因为它具有在撕裂时不会引起疼痛的特点^[17]。

水凝胶是由合成聚合物制成的不溶性亲水材料^[18]。 该材料含水量高可促进潮湿环境中肉芽组织和上皮组织的功能再生; 其柔软的弹性可以使伤口愈合后不愈合，为伤口护理带来方便。

表1.1 不同类型医用敷料的特性^[19]

由表1.1可知不同类型医用敷料各有优缺点，其所适应的伤口类型也有所差异如表1.2所示。

表1.2 敷料类型以及敷料所适用的伤口类型

1.1.2抗菌医用水凝胶敷料的功能与指标

理想的敷料应具有以下功能: 良好的生物相容性；覆盖及保护创面不受感染；防止水分与体液的损失^[20]；它对伤口表面具有良好的粘附性，不易变形；具有一定的止血能力，助于凝血；适当的透气性，有利于O₂的进入以及CO₂的排出；有一定的抗菌性能，预防伤口感染^[20]。评价敷料的主要指标有以下几点:

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