硅凝膠保濕性能測試方法的研究和性能評價(jià)

彭婉雯，王曉東，梁其毅，賴文佳

（佛山市優(yōu)特醫(yī)療科技有限公司，廣東 佛山 528225）

瘢痕是人體創(chuàng)傷后，在傷口或創(chuàng)面自然愈合過程中的一種正常的、必然的生理反應(yīng)。瘢痕可以因皮膚受傷程度不同而呈現(xiàn)不同的結(jié)果。（1）如皮膚的損傷僅為淺表傷口的或在真皮淺層以上的損傷，其可以通過表皮、毛囊、皮脂腺等的上皮細(xì)胞增殖，從而使上皮細(xì)胞愈合，愈合后損傷處的瘢痕增生不明顯，且會隨著時(shí)間的推移逐漸自然消退。（2）如皮膚損傷深到真皮深層和皮下組織，需要通過膠原纖維和成纖維母細(xì)胞增殖來修復(fù)，但細(xì)胞過度增殖，最終創(chuàng)傷處會形成明顯的瘢痕，一般分為增生性瘢痕、瘢痕疙瘩、萎縮性瘢痕和瘢痕癌。

為了防止和治療瘢痕增生，長期以來，臨床上廣泛應(yīng)用壓迫療法。但自Perkins等在1983年發(fā)現(xiàn)硅酮在預(yù)防和治療病理性瘢痕具有良好的臨床效果好后，近30年來，在臨床瘢痕治療上，硅酮產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用，并且在目前的指南中被推薦為預(yù)防和治療增生性瘢痕和瘢痕疙瘩的“金標(biāo)準(zhǔn)”選項(xiàng)。

目前，硅凝膠對瘢痕的治療作用機(jī)理有多種的解釋。例如，硅酮可能會提高皮膚表面溫度，從而增加膠原酶的活性，導(dǎo)致過度增生的膠原蛋白分解。此外，硅酮產(chǎn)品與皮膚之間的靜電場可能會導(dǎo)致膠原蛋白重組，導(dǎo)致瘢痕收縮。然而，目前公認(rèn)的硅酮的主要作用機(jī)制是角質(zhì)層的水合作用。傷口在愈合過程中，皮膚表皮大量失水，導(dǎo)致角化細(xì)胞脫水，角化細(xì)胞脫水后可能會釋放細(xì)胞因子激活真皮層纖維細(xì)胞，從而增加膠原蛋白的生成，從而導(dǎo)致過多瘢痕的生成。研究表明，硅酮能減少皮膚水分蒸發(fā)，增加角質(zhì)層的水合作用。表皮失水減少，將減少對角化細(xì)胞的刺激，從而停止產(chǎn)生細(xì)胞因子，真皮層纖維細(xì)胞不會被激活，從而減少瘢痕的產(chǎn)生。

同時(shí)水分損失增加毛細(xì)血管的要求，促進(jìn)毛細(xì)血管的增生，毛細(xì)血管的增生是增生性瘢痕形成的一個(gè)先兆。硅酮覆蓋在瘢痕表面，形成第二層“角質(zhì)層”，減少水分蒸發(fā)，降低對毛細(xì)血管的需求，從而抑制毛細(xì)血管的增生。因此，保濕性能的好壞決定了硅凝膠產(chǎn)品在預(yù)防和治療病理性瘢痕方面的能力。

目前硅酮類瘢痕修復(fù)產(chǎn)品大致有兩類，即片狀類和凝膠類。片狀類是將硅酮材料涂在基布上，切成不同尺寸的片狀敷貼。凝膠類產(chǎn)品是將硅酮以膏狀凝膠形式提供給使用者，由使用者直接涂抹在瘢痕處。目前國內(nèi)外關(guān)于片狀硅酮產(chǎn)品的保濕性測試方法比較成熟，一般用水蒸氣透過率表達(dá)。但是目前還沒有比較成熟和合適的測試凝膠狀硅酮產(chǎn)品（硅凝膠）保濕性的方法或研究。

1 保濕性測試方法研究

目前，國內(nèi)有關(guān)片狀硅酮產(chǎn)品的保濕性（水蒸氣透過率）測試方法有稱重法（杯式法）、電解法、動(dòng)態(tài)相對濕度測定法和紅外檢定法。可參考的方法標(biāo)準(zhǔn)分別為GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法杯式法》， GB/T 16928-1997《包裝材料試驗(yàn)方法透濕率》、YY/T0471.2-2004 《接觸性創(chuàng)面敷料測試方法 第2部分：透氣膜敷料水蒸氣透過率》、GB/T 21529- 2008 《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定電解傳感器法》、GB/T 30412-2013《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定濕度傳感器法》（己發(fā)布，2014年12月1號實(shí)施）和GB/T 26253-2010《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定紅外檢測器法》。

上述方法只適用于已經(jīng)成片的產(chǎn)品，對于硅凝膠這類無定形產(chǎn)品是不適用的。上海市食品藥品監(jiān)督管理局認(rèn)證審批中心提出保濕劑的保濕性能測試方法，但該方法只能用來評價(jià)產(chǎn)品本身損失水分的能力，不能有效評價(jià)產(chǎn)品阻擋水分損失的能力。

針對現(xiàn)有技術(shù)不適用硅凝膠保濕性測試的問題，文章提出了針對硅凝膠疤痕產(chǎn)品保濕性的測試方法。該方法模擬硅凝膠成膜并利用已經(jīng)廣泛使用的杯式法測試硅膠膜的保濕性能（簡稱模擬成膜法）。該方法除了可用于硅凝膠保濕性測試外，還可用于各種液體或膏狀物材料，如保濕劑等材料的保濕性測試，使用方便，操作簡單。

模擬成膜法測試硅凝膠保濕性的方法如下。

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

為了測試硅凝膠對皮膚的保濕性能，需要先將硅凝膠涂抹在一個(gè)透氣疏水濾膜上形成一個(gè)固定厚度的膜，再將該膜放置在底部盛水的容器（杯子）上，測量其在24小時(shí)內(nèi)的水分損失量，如圖1所示。

圖1 保濕性試驗(yàn)原理圖

1.2 材料及儀器

測試容器（由耐腐蝕材料制造，如圖2）、硅凝膠、涂布器（100 μm，200 μm和300 μm）（如圖3），透氣疏水膜，中間帶圓形凹槽的不銹鋼板（由耐腐蝕材料制造，如圖3），鑷子，培養(yǎng)箱，電子天平，溫濕度計(jì)。

圖2 測試容器

圖3 涂布器和中心帶圓形凹槽的不銹鋼板

1.3 硅凝膠透氣疏水膜的制備

將不銹鋼板放置在平整的平臺上，予以固定，當(dāng)涂布器劃過時(shí)，鋼板不得移動(dòng)。按照需要的硅凝膠膜的厚度（300 μm）選擇相應(yīng)的涂布器厚度（300μm）。先將透氣疏水膜放置在不銹鋼板中心的凹陷處，涂布器放置在不銹鋼板的短邊（接近平行或規(guī)定的位置）上，然后在涂布器需要涂布的方向上倒上約5 mL的硅凝膠樣品，用手指按住涂布器的兩端，勻速劃行，使其在透氣疏水膜上形成均勻厚度的硅凝膠膜。

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）在室溫條件下，往測試容器（內(nèi)徑為（35.7±0.1）mm（載面積為10 cm2））中加入足量的純化水，使液面與放置后的空白透氣疏水膜之間的空氣間隙為5±1 mm（如果容器內(nèi)深40 mm，則水約35 mL）。

（2）空白基準(zhǔn)樣測試：將圓形的空白透氣疏水膜蓋在測試容器上，加夾板夾緊透氣疏水膜，不要使其變形，并使夾板與蓋板之間形成水密封。

將測試容器密封好，稱量并記錄空白透氣疏水膜、純化水和測試容器在0h的質(zhì)量（W1）。

將測試容器放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，樣品向上，溫度保持在（37±1）℃，相對濕度保持在20±2%。

從干燥箱或培養(yǎng)箱中取出測試容器并稱重，記錄質(zhì)量（W2）。記錄試驗(yàn)時(shí)間（T），精確到5 min。

（3）試驗(yàn)樣測試：

解開測試容器，取出空白透氣疏水膜，將空白透氣疏水膜放置在不銹鋼鋼板中間的凹陷處，用涂布器在空白透氣疏水膜上涂布規(guī)定厚度的硅凝膠，然后用鑷子將透氣疏水膜從不銹鋼板的凹陷處取出。

在室溫條件下，往測試容器中加入足量的純化水，使液面與放置后的透氣疏水膜之間的空氣間隙為5±1 mm （如果容器內(nèi)深40 mm，則水約35 mL）。

將涂抹硅凝膠后的透氣疏水膜精確蓋在測試容器上（涂有硅膠的一面朝上）。夾緊透氣疏水膜，不要使其變形，并使夾板與蓋板之間形成水密封。

稱量并記錄重量（W3）。

將容器放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，樣品向上，溫度保持在（37±1）℃，相對濕度保持在20±2%。

從干燥箱或培養(yǎng)箱中取出測試容器并稱重，記錄質(zhì)量（W4）。記錄試驗(yàn)時(shí)間（T），精確到5 min。

1.5 結(jié)果計(jì)算

用下式計(jì)算產(chǎn)品保濕性：

R— 樣品保濕性。數(shù)值高代表保濕性能高。

W1—空白透氣疏水膜和純化水、測試容器在0h的質(zhì)量，單位為克（g）。

W2—空白透氣疏水膜和純化水、測試容器在24 h的質(zhì)量，單位為克（g）。

W3—涂抹硅凝膠后透氣疏水膜和純化水、測試容器在0h的質(zhì)量，單位為克（g）。

W4—涂抹硅凝膠后透氣疏水膜和純化水、測試容器在24 h的質(zhì)量，單位為克（g）。

1.6 按以上步驟重復(fù)測量至少3個(gè)樣品

2 試驗(yàn)條件篩選

2.1 透氣疏水膜的選擇

本實(shí)驗(yàn)選擇疏水型聚氟乙烯膜（PVDF）為實(shí)驗(yàn)透氣疏水膜，其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，具有疏水的特點(diǎn)，不會被純化水浸濕，可重復(fù)使用，比較合適。

2.2 透氣疏水膜孔徑和硅凝膠涂布厚度實(shí)驗(yàn)

目前，市面上疏水型聚氟乙烯膜（PVDF）的孔徑普遍為1.2 μm、0.45 μm和0.22 μm，不同孔徑的透氣疏水膜對保濕性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，同時(shí)，涂布不同厚度的硅凝膠也會對保濕性試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。為了驗(yàn)證保濕試驗(yàn)中最合適膜的孔徑和最佳硅凝膠涂布厚度，使用一定規(guī)格的涂布器，用同一種硅凝膠疤痕產(chǎn)品在不同孔徑的疏水透氣膜上制備硅凝膠膜，按上述方法測定其保濕性。數(shù)據(jù)見表1～表3。

表1 100 μm厚度硅凝膠保濕性情況

表3 300 μm厚度硅凝膠保濕性情況

由表1、表2和表3可見，硅凝膠的保濕性能測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性受透氣疏水膜孔徑和硅凝膠涂布厚度的影響。

表2 200 μm厚度硅凝膠保濕性情況

一般認(rèn)為方差越小，說明數(shù)據(jù)的離散程度越小，數(shù)據(jù)越穩(wěn)定。考慮保濕性測試的穩(wěn)定性和減少其他因素導(dǎo)致的誤差，最后選擇透氣疏水膜的孔徑為0.45μm，硅凝膠的涂布厚度為300 μm作為本方法的主要參數(shù)。

2.3 產(chǎn)品保濕性測定

硅凝膠保濕性對疤痕的修復(fù)起重要的作用。選取市場上8種常見的硅凝膠類產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定和數(shù)據(jù)分析，比較其保濕性能。

表4 為8種不同品牌的疤痕硅凝膠類的產(chǎn)品信息。

表4 產(chǎn)品信息

表5和圖4為8種樣品在相同溫濕度下的保濕性測試結(jié)果。

圖4 保濕性測試結(jié)果對比

表5 保濕性測試結(jié)果

如表5和圖4所示，市面上的疤痕硅凝膠的保濕性基本保持在80%左右，其中樣品4的保濕性能較低，只有28%，樣品2和樣品7的保濕性能指標(biāo)高，其保濕性能在95%以上。

3 結(jié)論

8種市售疤痕硅凝膠類產(chǎn)品在溫度為37 ℃，相對濕度為20%的環(huán)境下保持24 h，其保濕性大多數(shù)都在80%以上。

從瘢痕修復(fù)角度看，硅凝膠的保濕性能高，跨表皮間失水少，有利于瘢痕的修復(fù)，反之則不利于瘢痕修復(fù)。當(dāng)硅凝膠保濕性過低時(shí)，不能有效減少疤痕處水分蒸發(fā)，從而不能起到良好的水合作用，減少疤痕的形成。

但硅凝膠保濕性過高，也會使毛囊皮脂腺導(dǎo)管中水分過多，從而導(dǎo)致毛囊皮脂腺導(dǎo)管膨脹和急性封閉，凸起成疹；若皮脂分泌較旺，而硅凝膠保濕性過高，油脂不能及時(shí)排出，會加重油脂的分泌。

總體上，硅凝膠需要“合適”的保濕性能才可以起到減少疤痕產(chǎn)生的作用且不會產(chǎn)生不良的影響。