海藻纖維針刺復合醫用敷料吸濕透氣性能的研究

房 乾 王榮武 吳海波

(東華大學紡織學院，上海，201620)

海藻纖維是通過將海藻酸鹽制成溶液，然后采用濕法紡絲方法制成的纖維。它是一種資源豐富、低碳環保、天然可降解、良好親和人體皮膚的功能性保健材料，而且具有高吸濕透氣性以及良好的生物相容性［1］。在 Winter“濕療法”［2］原理的指導下，以海藻酸纖維為基礎的醫用敷料、紗布、繃帶得到了廣泛應用。傳統的敷料主要是鹽水浸過的濕紗布或凡士林紗布，或使用非黏性薄膜隔離的方法，使紗布不黏結傷口，便于揭除。但是傳統紗布的透濕性、液體吸收量等吸濕性能不是很好，不利于傷口的愈合。相比之下，海藻酸敷料的吸濕性高，止血性能好［3］，生物相容性好，能促進傷口愈合，且傷口復愈后可無疼痛地揭除。

1 試驗部分

1.1 原料

三種纖維原料的參數如表1所示。

1.2 試樣的制備及規格

主要針刺工藝：

表1 纖維原料參數

預針刺：針刺頻率為20次/min，植針密度為4 500枚/m。

主針刺：針刺頻率為400次/min，布進速度為0.87 m/min，植針密度為 1 716 枚/cm2。

所制得的針刺復合醫用敷料規格見表2。

表2 針刺復合醫用敷料的規格

1.3 試驗方法

(1)根據 YY/T0471.1—2004《接觸性創面敷料試驗方法第1部分：液體吸收性》，配制試驗A溶液(模擬人體傷口滲出液的組成，用8.3 g NaCl和 0.277 g 無水 CaCl2稀釋至 1 L［4］)進行測試。

(2)在A溶液中加入少量紅色墨水并充分攪拌，將此溶液緩慢滴到樣品上。

(3)根據GB/T12704—1991《織物透濕量測定方法 透濕杯法 方法A：吸濕法》，采用YG601型電腦式織物透濕儀對試樣進行吸濕測試。

(4)根據GB/T5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，用YG461E型織物透氣儀測量試樣的透氣性。在一定的壓差條件下，通過測量單位時間、單位面積內材料通過的空氣量來反映材料的透氣性能。

2 結果與討論

2.1 液體吸收性

每個試樣取10塊5 cm×5 cm的樣品，稱其質量后放于培養皿中，加入溫度為(37±1)℃的預熱A溶液，加入的量是樣品質量的40倍，±0.5 g;然后將樣品移入干燥箱內，在(37±1)℃下保持30 min;用鑷子夾持樣品一角或一端，懸垂30 s，稱量［5］。其他9塊樣品重復以上步驟，測試結果見圖1。

圖1 試樣的液體吸收率

由圖1可以看出：4#、5#、6#、7#與 1#、2#、3#試樣相比，試樣的液體吸收率隨著試樣功能層海藻纖維含量的增大而顯著增加，這是由于海藻纖維分子結構中存在大量能夠吸收空氣中水分的羥基和羧基。相比黏膠纖維，海藻纖維具有更加疏松的里層結構及更大的無定形區，縱向的溝槽更深，因而具有更好的膨潤性能，這些都更利于纖維的吸濕。海藻纖維的橫截面不同于常規黏膠纖維，它具有與常規黏膠纖維不同的空腔結構，因此海藻纖維可吸收自身質量近20倍的液體，尤其是對A溶液有很強的吸收能力，故特別適宜用作傷口敷料。而且海藻纖維內的Ca2+與傷口滲出物和生理鹽水中的大量Na+進行離子交換，使海藻纖維部分變成海藻酸鈉，從而水合能力提高，同時增加了海藻纖維的吸濕基團，使吸濕性能顯著提高。

從圖1還可以看出：由于試樣纖網結構的不同，1#、2#、3#試樣的液體吸收率也不相同，并呈逐漸增大的趨勢。在平行排列的纖網結構中，纖維的排列沿著同一個方向，定向度較高，試樣所吸收的液體主要平行于纖維的排列方向，而在雜亂排列的纖網結構中，纖網的雜亂結構使纖網的各個方向都能吸收液體，所以雜亂的纖網結構比平行的纖網結構能吸收更多的液體，具有更好的吸濕性能。

2.2 液體擴散與浸透性

如果敷料能夠保持傷口的滲出液不在敷料上快速擴散，則滲出液就不會浸漬傷口周圍的皮膚，這樣便利于傷口的愈合。本文所研究的新型醫用敷料可以很好地減小液體的擴散速度，使液體擴散浸透的時間延長，不會像棉紗布或繃帶等普通醫用敷料那樣很快地沿織物結構擴散，這樣既為皮膚提供了一個良好的濕潤環境，又能防止液體擴散浸漬周圍的皮膚，從而有利于傷口的快速愈合。

圖2為將1 mL的A溶液滴到1#試樣上后液體擴散效果的照片。由圖2(a)可以看出，液體長時間在試樣表面處于水珠狀態，給水珠一定的外力后，則出現如圖2(b)的現象：水珠散開后并慢慢擴散被吸收。試驗中 2#、3#、4#、5#、6#、7#與 1#試樣出現了相同的情況，其原因在于由海藻纖維制得的試樣的表面張力較小，浸潤性能較差，使得液體不能快速浸潤試樣。圖2(c)和圖2(d)為將1 mL的A溶液滴到1#試樣后的液體擴散效果圖，從中可以看到，液體在1#試樣的纖維排列方向(縱向)上的最大擴散直徑約為5 cm，在試樣的垂直于纖維排列方向(橫向)上較小，約為3 cm，由此說明液體主要是沿著試樣的纖維排列方向擴散的。試樣2#、3#、4#、5#、6#、7#的擴散效果與試樣 1#幾乎相同。

圖2 1#試樣的液體擴散效果

從圖3中可以看出，海藻纖維含量不同，穿透試樣所需的液體量差異很大。4#、5#、6#、7#與 1#(2#、3#)相比，隨著功能層海藻纖維含量的增加，穿透試樣時所需的液體量大幅增加，這是因為功能層中有黏膠纖維層，黏膠纖維的邊緣呈鋸齒形，溝槽較明顯，能夠快速吸收液體并使所吸收的液體沿纖維之間的空隙快速向下浸潤，試樣表面液體保持量減少，浸透時所能吸收的液體減少。對于4#、5#、6#、7#試樣，隨著海藻纖維含量的增加，穿透試樣時所需的液體量呈梯度增加，這主要與黏膠纖維的含量有關。對于試樣1#、2#、3#，由于纖網結構不同，浸透試樣時所吸收的液體量差別不大，其原因與對試樣液體吸收性的影響分析相同。

圖3 試樣浸透時的液體吸收量

從圖4中可以看出，海藻纖維含量不同，液體穿透試樣所需的時間差異很大。試樣4#、5#、6#、7#與1#(2#、3#)相比，隨著功能層海藻纖維含量的增加，液體穿透試樣所需的時間大幅度增加。主要原因是由海藻纖維制成的試樣的表面張力較小，使得液體浸潤試樣時所需的時間較長，并且海藻纖維本身具有很好的吸濕保濕性，能夠很好地保持液體不向四周和向下擴散，這樣既能防止液體擴散浸漬周圍的皮膚，又可為皮膚提供一個良好的濕潤環境，有利于傷口的快速愈合。

圖4 試樣浸透時所需的時間

2.3 透濕性

為了加快傷口的愈合，創面敷料既要具有較好的透氣性能，也要為傷口提供一個濕潤的環境。透濕量是體現試樣透濕性能的主要指標，它與纖維原料、試樣厚度和面密度有著密切的關系。在試樣的厚度和面密度以及成網、針刺等參數基本相同的情況下，纖維原料的自身性能和纖網結構是透濕量的決定因素。試樣的透濕量測試結果見圖5。

圖5 試樣的透濕量

由圖5 可以看出：試樣4#、5#、6#、7#與1#、2#、3#相比，試樣的透濕量隨著功能層海藻纖維含量的增加而增加，影響試樣透濕性的原因分析與對試樣液體吸收性的影響相同。由圖5還可以得出，海藻纖維含量相同時，試樣1#、2#、3#的透濕量逐漸增加，其原因是纖網的結構不同。由于纖維的溶脹性能，當自身吸濕時會產生膨脹，這樣依靠孔隙擴散傳濕的作用減小，水汽主要是沿著試樣的纖網結構擴散并蒸發到空氣中，隨著功能層層合角度的增大，纖維之間取向度降低，利于水汽的擴散及蒸發，所以試樣的透濕性能逐漸增強。

2.4 透氣性

由圖6可以看出：試樣的透氣性隨著海藻纖維含量的增加而增加，當功能層海藻纖維的含量達到100%時，試樣的透氣性最大，這是由于海藻纖維縱向表面筆直無扭轉，與自身的結合能力較差，因此當試樣中海藻纖維含量較高時，試樣的結構比較疏松，從而使其透氣性增加;并且海藻纖維較黏膠纖維里層結構更疏松，縱向的溝槽更深，造成較大的裂縫，這些都利于纖維的透氣性。從1#、2#、3#試樣可以看出，1#試樣的透氣性比2#試樣好，原因是1#試樣的功能層為平行排列的纖網結構，由于海藻纖維之間排列比較疏松，空隙比較大，利于氣體的透過;而3#試樣的功能層為垂直排列的纖網結構，相對于平行排列的纖網結構，纖維之間排列得比較緊實，減少了相互之間的空隙，使透氣性降低。

圖6 試樣的透氣率

2.5 海藻復合醫用敷料相對于殼聚糖復合醫用敷料的優勢

在相同的成網工藝與加固工藝下，所制得的一種殼聚糖纖維復合醫用敷料的規格見表2中的8#試樣，對其吸濕性能與海藻纖維復合醫用敷料進行對比，見表3。

表3 海藻復合醫用敷料與殼聚糖復合醫用敷料吸濕性能的對比

由表3可以看出：海藻纖維復合醫用敷料比殼聚糖纖維復合醫用敷料有較好的吸濕性能和防止液體擴散性能。其原因是海藻纖維比殼聚糖纖維有較多的親水性基團，具有空腔結構，以及更加疏松的里層結構和更大的無定形區，因此所制得的醫用敷料比殼聚糖纖維復合醫用敷料性能優良，且成本較低，具有較高的經濟價值和使用價值。

3 結語

(1)隨著功能層海藻纖維含量的增加，海藻纖維針刺復合醫用敷料的液體吸收量、透濕量增加。

(2)研制的敷料中，雜亂排列的纖網結構比平行排列的纖網結構有較好的液體吸收性和透濕性。

(3)由于海藻纖維針刺復合醫用敷料的功能層中的復合黏膠纖維層，使得液體能夠快速地被吸收、擴散、浸透。

(4)研制的敷料中，雜亂排列的纖網結構比平行排列的纖網結構有較好的透氣性，功能層中加入黏膠纖維層后，試樣的透氣性稍有下降。

(5)海藻纖維醫用敷料比殼聚糖纖維醫用敷料有較好的吸濕性能，且成本較低，具有較高的經濟價值和使用價值。

［1］展義臻，朱平，張建波，等.海藻纖維的性能與應用［J］.印染助劑，2006(6)：10-11.

［2］LAWRENCE J C.The use of iodine as an antiseptic agent［J］.J Wound Care，1998，7(8)：421-425.

［3］秦益民.海藻酸鹽醫用敷料的臨床應用［J］.紡織學報，2014，26(1)：113-115.

［4］THOMAS S.British pharmacopoeia monograph for alginate dressings and packings［M］.London：British Pharmacopoeia Commission，1994.

［5］秦益民，朱長俊，馮德明，等.海藻酸鈣醫用敷料與普通棉紗布的性能比較［J］.紡織學報，2007，28(3)：45-46.

［6］秦益民.海藻酸纖維的成膠性能［J］.產業用紡織品，2003，21(4)：18-19.