CN110025818A - 一种壳聚糖压电薄膜及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种壳聚糖压电薄膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶解在六氟异丙醇中形成壳聚糖溶液，待溶剂挥发完全后得到壳聚糖压电薄膜。该壳聚糖压电薄膜具有很好的生物相容性和拉伸性能，将其运用于创面修复时，加速了创面的愈合。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域，特别涉及一种壳聚糖压电薄膜及其制备方法与应用。
背景技术
创面愈合由于其广泛性得到大量的研究，其中创面敷料得到大量的运用。根据敷料的材料不同可分为传统敷料、人工合成敷料哦、生物敷料和生长因子敷料等。这些创面敷料在运用的过程中，因为其材料的特性，发挥不同的生物功能，比如说创造创面的低氧环境，促进表皮、血管的再生，从而达到创面愈合的效果，减少医疗的工作量和患者的需求。
近年来，壳聚糖(Chitosan)由于其本身的无毒、可生物降解、良好的生物相容性，具有良好的成膜性，且具有成膜后具有良好的机械性能、抗凝血和防腐抗菌的功能，在生物医药方面备受关注。CN 108034087 A根据不同的壳聚糖与甘油的不同比例，来形成不同的壳聚糖薄膜。将壳聚糖与其他高分子制成水凝胶运用于创面修复的形式也在广泛运用。
压电材料(Piezoelectric materials)是一种具有压电效应的材料，当材料受到外力的挤压或本身的弯曲变形时内部产生极化现象，材料的两个相对表面出现正负相反的电荷，从而具有微小的电流电压产生。压电材料分为有机与无机两种，无机压电材料分为压电晶体和压电陶瓷两种，这种压电材料常常运用于机械上。CN 108134538 A研究者运用其设计方案，运用在设备上的压电片产生形变，进而产生交流电对设备进行供电。另外，微电流已经运用于在皮肤的药物递送上。CN 106998889 A研究者运用微电流的产生促进了其所述皮肤有益剂的递送至皮肤而直接影响治疗。并且，已有文献直接报道，微电流对于创面愈合的促进作用。现在大多数压电材料都是金属材料，运用到人体上会产生大量的生理毒性；而壳聚糖本身的极好的生物相容性和良好的拉伸性能给压电材料运用于人体提供了基础。
发明内容
本发明的提供一种壳聚糖压电薄膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶解在六氟异丙醇中形成壳聚糖溶液，待溶剂挥发完全后得到壳聚糖压电薄膜。
基于以上制备方法，本发明提供一种能够产生压电效应的壳聚糖压电薄膜，该壳聚糖压电薄膜具有很好的生物相容性和拉伸性能，将其运用于创面修复时，加速了创面的愈合；另外，本发明提供的压电薄膜可以在日常生活的简单应用中就可以解决创面修复的问题，比如说，糖尿病足患者在使用此壳聚糖压电薄膜制成的鞋垫或鞋底等可直接接触患者足部的产品时，在其日常行走的过程中就相当于给予挤压，产生电流，促进修复。其他的在臀部或者背部的创伤都可以在日常的生活中坐或躺都能够有效的解决挤压产生的电流促进修复的效果。
在本发明一些优选实施方式中，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为0.1％～5％，由于壳聚糖的难溶性，形成1％的壳聚糖溶液形成的压电薄膜最为均匀平整。
在本发明一些优选实施方式中，将壳聚糖溶液倒入至容器中，置于20℃～50℃中把溶剂挥发；在本发明一些具体实施方式中，采用37℃或者直接室温挥发均可以获得壳聚糖压电薄膜。
由于多数疾病或者其他因素会影响患者的行动，如骨关节炎、各种身体不适、老年人以及婴儿等都会影响身体的活动性能；且在正常的人体使用过程中，若没有持续外力施加，有些部位仍然无法持续的给予外在的压力来产生电流。
基于以上技术问题，在本发明一些优选实施方式中，在所述壳聚糖溶液中加入磁性物质；更优选地，所述的磁性物质为四氧化三铁颗粒。
通过添加磁性物质，获得一种含有磁性物质的壳聚糖压电薄膜，通过引入磁场发生器，使其在磁场存在的情况下就能靠内部颗粒的吸引挤压来对壳聚糖压电薄膜产生压电效应(参见图1)，实现不需要自身给予其外力就能达到一样的压电效果和促进修复的效果。
基于此，本发明还提供一种医用组件，该组件包括所述的壳聚糖压电薄膜以及磁场发生器，所述磁场发生器作用于磁性物质，使得壳聚糖压电薄膜持续产生压电效应；优选地，所述的磁场发生器为磁铁。
本发明的发明人将上述壳聚糖压电薄膜和医用组件用于创面修复。
在本发明一些优选实施方式中，本发明的发明人将壳聚糖压电薄膜制成创面修复制品。
在本发明一些优选实施方式中，本发明提供的医用组件用于创面修复设备。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的壳聚糖压电薄膜具有良好的生物相容性、生物可降解等优点，使其在创面愈合或修复领域具有广大的前景，可以在日常的生活中坐或躺都能够有效挤压产生的电流促进修复的效果。
2.进一步地，本发明在压电薄膜中加入磁性颗粒，使其在磁场存在的情况下就能靠对磁性颗粒的吸引来对薄膜产生挤压的效果，使其不需要自身给予其外力就能达到一样的压电效果和促进修复的效果。在有磁性吸引的情况下持续产生压电效应产生微电流促进伤口愈合，其在人体上不方便运动的部位或器官，或者患者具有其他疾病无法正常活动的情况下的运用具有广大前景。
附图说明
图1为实施例3提供的医用组件用于治疗脚部创面愈合的状态示意图；
图2为实施例1提供的压电薄膜以及实施例2提供的添加磁性物质的压电薄膜的透光示意图；
图3为A4纸、A4纸以及实施例1提供的压电薄膜以及实施例2提供的添加磁性物质的压电薄膜的透光率曲线；
图4为本发明提供的实施例1提供的压电薄膜以及实施例2提供的添加磁性物质的压电薄膜的白光以及偏振光示意图；
图5与图6分别为实施例1提供的压电薄膜以及实施例2提供的添加磁性物质的压电薄膜拉伸应力与拉伸应变的柱状示意图；
图7为实施例1得到的压电薄膜电压/时间曲线图；
图8为小鼠伤口在运用压电薄膜后的愈合情况；
图9为小鼠创面大小统计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细地说明。
壳聚糖压电薄膜的制备方法
实施例1
将200mg壳聚糖粉末溶于20ml的六氟异丙醇的溶液中形成壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液倒入至10cm直径的皿中，脱气，置于37℃条件下把溶剂挥发，待挥发完全后得到均匀平整的厚度约为1mm的壳聚糖压电薄膜；可以理解，壳聚糖压电薄膜的厚度可根据容器的底面积的大小(皿的大小)来控制。
实施例2
将200mg壳聚糖粉末与40mg的四氧化三铁溶于20ml的六氟异丙醇的溶液中形成壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液倒入至大皿中，脱气，置于37℃条件下把溶剂挥发，待挥发完全后得到均匀平整的含有四氧化三铁颗粒的壳聚糖压电薄膜。
壳聚糖压电薄膜的表征
实施例3
如图2所示，将实施例1与实施例2得到的剪成宽1mm大小，将其与普通的A4纸进行对比，都放置在生理盐水中测试其在200nm-800nm处的透光率。
结果如图3所示，普通的A4纸透光率几乎为零，而单纯的生理盐水的透光率为100，而实施例1得到的壳聚糖压电薄膜具有良好的透光率，而实施例2得到的压电薄膜具有良好的透光率；方便临床的运用中能够进行伤口的可视化，及时观察伤口愈合情况。
实施例4
如图4所示，取实施例1提供的压电薄膜以及实施例2提供的添加磁性物质的压电薄膜，在偏振光镜头下，实施例1与实施例2得到的压电薄膜可以看到五颜六色的薄膜(五颜六色图示未示出)，而在白光下实施例1与实施例2得到的压电薄膜呈现透明薄膜，证明壳聚糖压电薄膜是由壳聚糖单体通过氢键结合，纤维化形成的薄膜，说明此薄膜由各个纤维素连接而成，形成良好的力学性能。
实施例5
在实际的伤口运用中，现存在各种各样的敷料，比如说：纱布、水凝胶等等，有时由于力学性能不好，在伤口处理的时候，特别容易出现破损且撕下会有残余，同时，在患者的日常生活中，由于各种运动造成敷料的破坏，或形成碎片在伤口处不易清除，造成二次损伤。将实施例1与实施例2得到的压电薄膜进行力学性能的拉伸；力学性能测试结果显示如图5和图6所示，实施例1与实施例2得到的压电薄膜均能保持较好的拉伸性能；具体在处理伤口时容易拿下，清理伤口；其次，患者在日常生活运动不会造成薄膜的损坏；另外，此薄膜具有压电效应，如果因为力学性能的不好破损后，会减弱压电效果。
实施例6
将实施例1得到的压电薄膜放置在PDMS膜上进行测试，可以有利于薄膜可以受到均匀的力来产生压电效果；
测试的结果显示如图7所示：将膜进行弯曲时，会有一恒定的电压产生，或者不进行弯曲时电压为0。
壳聚糖压电薄膜用于创面愈合
实施例7
压电薄膜运用于动物创面试验：
第一步：取六组C57BL/6小鼠，在其背部上下两处均用打孔器打出直径为12mm的伤口；
第二步：第一组小鼠伤口敷有商业3M透气薄膜作为对照组，第二组小鼠腹部放置有磁铁，第三组小鼠伤口敷有实施例1得到的压电薄膜，第四组小鼠伤口敷有实施例1得到的压电薄膜且其腹部放置有磁铁，第五组小鼠伤口敷有实施例2得到的压电薄膜，第六组小鼠伤口敷有实施例2得到的压电薄膜且其腹部放置有磁铁；在上述敷压电薄膜时均在其外部添加一层商业3M透气薄膜，且在最后采用绷带将六组小鼠的伤口进行包覆，防止小鼠之间对于伤口处的破坏；
小鼠伤口愈合情况的参见图8，对0至20天时的伤口面积进行统计，结果如图9所示，*表示，P<0.05；**表示，P<0.01；***表示，P<0.001；第六组与第五组的对比，N>6。结合图8和图9所示，实施例1壳聚糖压电薄膜具有促进创面愈合的作用；若将实施例2得到的壳聚糖压电薄膜运用于伤口愈合且配合磁场吸引，压电薄膜持续产生微电流，从而持续促进伤口的创面愈合。
实施例8
如图1所示，将实施例2得到的壳聚糖压电薄膜用于脚面伤口，且在其脚底放置在磁铁上，实现脚背伤口的快速愈合。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种壳聚糖压电薄膜的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：将壳聚糖溶解在六氟异丙醇中形成壳聚糖溶液，待溶剂挥发完全后得到壳聚糖压电薄膜。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖压电薄膜的制备方法，其特征在于：在所述壳聚糖溶液中加入磁性物质；优选地，所述的磁性物质为四氧化三铁颗粒。
3.根据权利要求1所述的壳聚糖压电薄膜的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量分数为0.1％～5％，优选为1％。
4.根据权利要求1所述的壳聚糖压电薄膜的制备方法，其特征在于：将壳聚糖溶液倒入至容器中，置于20℃～50℃中把溶剂挥发。
5.根据权利要求3或4所述的方法制备得到的壳聚糖压电薄膜。
6.根据权利要求2所述的方法制备得到的壳聚糖压电薄膜。
7.一种医用组件，其特征在于：该组件包括权利要求6所述的壳聚糖压电薄膜以及磁场发生器，所述磁场发生器作用于磁性物质，使得壳聚糖压电薄膜持续产生压电效应；优选地，所述的磁场发生器为磁铁。
8.根据权利要求5或6所述的壳聚糖压电薄膜在制备创面修复制品中的应用。
9.根据权利要求7所述医用组件在创面修复设备中的应用。
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2019
- 2019-03-11 CN CN201910181096.9A patent/CN110025818A/zh active Pending
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