基于殼聚糖的靜電紡絲納米纖維膜用于傷口敷料的研究進展

王京斌 李德超 國平

（青島即發新材料有限公司，山東 青島 266235）

引言

傷口愈合是一個非常復雜的過程，醫用敷料作為創面覆蓋物，在傷口愈合過程中起到保護傷口、加速愈合、防止感染等作用。醫用敷料是目前臨床用到的創傷修復的重要材料之一。由于單一材料組成的敷料有著各種限制以及缺陷，可以結合不同類型敷料的優勢的復合敷料的出現了。

一、靜電紡絲技術

作為高分子流體靜電霧化的一種特殊形式，靜電紡絲技術的原理非常簡單，聚合物溶液或熔體在高壓電場力作用下，在噴絲頭出口形成泰勒錐，逐漸增大電壓，當電場力超過紡絲液的表面張力時，就會在泰勒錐的頂端噴射形成射流，射流在下落過程發生不穩定的劈裂和鞭動，在這個過程中溶劑不斷揮發，最終在收集板上得到固化的微納米纖維。靜電紡絲裝置的主體結構包括供液系統、高壓電源、紡絲噴嘴和接收裝置四部分。其中高壓電源為紡絲液射流的提供連續不斷的高電壓，它的正負極分別與紡絲噴頭和接收裝置相連接。根據紡絲原料的狀態不同，又可分為熔體靜電紡絲和溶液靜電紡絲兩種，熔體靜電紡絲是將高分子聚合物直接加熱到熔融態后施加高壓電進行電紡，整個過程當中不需要添加有機溶劑，有效避免了環境污染的同時，大大提高了紡絲效率。

二、殼聚糖類止血材料

首先是純殼聚糖納米纖維膜。殼聚糖納米纖維膜能有效促進成纖維細胞的增殖，在止血和組織修復上有良好的應用前景。其次是殼聚糖基復合物纖維膜。氧化銀-殼聚糖復合材料具有良好的抗菌特性，且膨脹性能好，可有效防止創面脫水，這對組織修復是很有利的。動物創傷實驗表明，與紗布、100%殼聚糖和其他殼聚糖基敷料相比，氧化銀-殼聚糖復合材料能更快地促進創傷愈合。在電鏡下觀察，制備的復合材料纖維結構清晰，纖維尺寸分布均。這種復合纖維材料具有有良好的生物醫學性能，有望成為新型的止血及皮膚修復材料。

三、基于CS的靜電紡絲納米纖維膜的應用

（一）CS與其他聚合物共混

CS通常與聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚環氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、PCL、膠原等其他聚合物混合增強其電紡性，已證明將CS與PVA共混有助于形成均勻的納米纖維膜。

（二）遞送化學抗菌藥物

傷口部位的細菌感染可以導致并發癥并延緩傷口愈合。利用基于CS的納米纖維膜遞送抗菌藥物，可以實現藥物從納米纖維膜中的持續釋放，從而提高抗菌效果。在常用的各種抗菌藥物中，銀納米粒子已被認為是具有廣譜和高效的抗菌藥物。銀納米粒子的存在不僅增強了靜電紡絲性能，而且提高了納米纖維膜的抗菌能力。在相同的細菌濃度下，CS/PVA/銀納米粒子納米纖維膜組的大腸桿菌菌落數量較CS/PVA纖維膜組明顯減少。

四、納米載藥系統與靜電紡絲載藥敷料

納米載藥系統是利用納米技術將藥物分子包封或吸附于由天然或合成的生物相容性好的高分子材料制成的納米粒子或納米纖維中，屬于納米級藥物輸送系統。納米載藥系統因其獨特的理化和生物學特性，可有效地控制藥物釋放，提高藥物靶向性和緩釋性；改變藥物的給藥途徑，在血液循環中保持穩定性，增加藥物吸收；延長藥物作用的時間，提高藥物的生物利用度；降低藥物的毒副作用等，逐漸成為國內外醫學和材料學領域的研究熱點。聚合物是納米藥物載體的常見形式，聚合物藥物控釋體系受到了廣泛的關注，其研究主要集中在脂質體、水凝膠、納米粒子或微球、納米纖維支架等。其中，納米纖維支架具有高孔隙率、高比表面積、可延展性、高吸收性等特點，并通過纖維形貌、孔隙率及其成分等調控藥物釋放行為，可用作各類藥物的載體。藥物可以通過物理作用被包封在聚合物內部，或與聚合物基質共價結合，通過控制釋放的形式作用于人體。藥物控釋系統主要包括藥物在人體體液中的溶出和擴散。對于可降解的材料，在接觸人體體液特定時間后，斷裂分解、藥物分子釋放，即發生降解和藥物分子溶出，而擴散作用存在于藥物釋放過程始末。通過靜電紡絲制備負載藥物的復合納米纖維，已成為醫藥材料領域的研究熱點。與傳統的給藥模式相比，靜電紡絲納米載藥系統不僅能提高藥物的溶解度和提高藥物在體內的穩定性，有效控制藥物釋放速度，還能改善治療藥物安全性和有效性。靜電紡絲納米敷料表現出高孔隙率，允許適當的氧氣、水分和營養物質交換，不會導致傷口干燥和脫水，可有效控制傷口潮濕微環境。小孔徑可以有效地抑制微生物從外部環境滲透，高表面積靜電紡絲納米纖維膜支持有效釋放負載藥物。由于能夠將各種治療化合物加載到納米纖維中，因此可制備功能性生物活性納米纖維敷料。影響傷口愈合的各種活性成分和藥物，包括抗菌藥、生長因子、維生素、中草藥提取物甚至細胞（如角質形成細胞，間充質干細胞和成纖維細胞）已被加載到納米纖維中以控制釋放并增強所需的傷口愈合屬性。

結語：

總之，采用新興的靜電紡絲技術制備基于CS的生物納米纖維膜，不僅結合了CS獨特的促進皮膚愈合的特性和納米纖維膜的結構優勢，并且還可作為不同藥物的遞送載體，具有顯著的促進傷口愈合和皮膚修復的潛力，有望開發為一種理想的創面敷料。