一种体温诱导热收缩纤维敷料及其制备和应用

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种体温诱导热收缩纤维敷料及其制备和应用。背景技术：1、战争、交通事故、疾病等常常会引起人体皮肤创伤，创伤处理不当甚至会威胁生命。皮肤敷料作为伤口护理的有效方法，是促进伤口愈合、减少疤痕生成的关键。近年来，静电纺纳米纤维材料因其可高度模拟天然细胞外基质，有利于细胞粘附，结构可调性好，孔隙率高，在伤口修复领域展现出巨大的潜力。但是普遍存在以下问题：首先敷料的促伤口愈合能力差。缩短创面闭合时间，提高愈合效果是当前皮肤敷料的研究重点。目前报道的促修复技术多采用生物诱导的方法，即将功能性药物、生长因子等担载到材料上，通过药物或因子在创面的释放达到止血、消炎及组织再生的目的，但这种方法往往面临着药物担载量少、药物副作用、敷料存储条件苛刻、有效时间短等问题。近年来，借助敷料的机械收缩特性来诱导伤口闭合的方法，引起了人们的广泛关注。2、其次，纳米纤维敷料力学性能差，人体关节部位皮肤往往需要承受较大形变，拉伸应变约为60～75％。而目前现有纤维皮肤敷料普遍力学性能差，应用于关节处皮肤时受到长期循环拉伸，易导致纤维敷料变形，无法保证与皮肤紧密贴，导致功能失效。因此亟需开发兼具强力学性能和高效促伤口愈合的纳米纤维敷料。技术实现思路1、本发明所要解决的技术问题是提供一种体温诱导热收缩纤维敷料及其制备和应用，克服现有技术中皮肤敷料促伤口闭合能力差，力学性能差难以满足关节部位创面修复的应用需求。2、本发明的一种体温诱导热收缩纤维敷料，所述纤维敷料包括水性聚氨酯和刚性聚合物形成的纳米纤维膜。3、优选地，所述水性聚氨酯的软段为聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇的一种，硬段为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯一种，硬段/软段摩尔比(r值)为1.0～1.2；所述刚性聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。4、优选地，所述体温诱导热收缩纳米纤维敷料，厚度为20～100μm，平均直径为100～600nm，杨氏模量20～100mpa，拉伸强度为5～30mpa，断裂伸长率为50～400％。5、优选地，所述体温诱导热收缩纳米纤维敷料，在37℃下加热30min～24h，收缩率为10～80％。6、更优选地，所述体温诱导热收缩纳米纤维敷料，在体外大鼠创面闭合实验中37℃下加热，1h～12h后创面闭合率5～50％。7、本发明的一种体温诱导热收缩纤维敷料的制备方法，包括：8、将水性聚氨酯、刚性聚合物、溶剂混合，得到纺丝液，静电纺丝，烘干，得到纳米纤维膜；9、优选地，所述水性聚氨酯的软段为聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇的一种，硬段为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯一种，硬段/软段摩尔比(r值)为1.0～1.2；比重高于此范围，则水性聚氨酯易团聚产生沉淀，无法进行纺丝；比重低于此范围，则纺丝过程中对水性聚氨酯分子链的拉伸程度不够，无法产生收缩。10、优选地，所述刚性聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。11、优选地，所述溶剂为水、乙醇、六氟异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种。12、优选地，所述纺丝液中水性聚氨酯和刚性聚合物的总浓度为5～30wt％；聚合物浓度的用量不宜过多或过少，高于或低于设定的范围会影响纺丝过程，纤维膜效果不能达到预期目标。13、优选地，所述水性聚氨酯和刚性聚合物的质量比为8：2～2：8。若质量比高于此范围，则刚性聚合物对水性聚氨酯分子链的固定作用弱，拉伸的分子链发生弛豫，纤维中储存的能量小，收缩性能差；若质量比低于此范围，则纤维固化后分子链的伸长不够，储存的能量少，不足以在体温刺激下产生收缩行为。14、优选地，所述静电纺丝工艺参数为：纺丝电压为10～40kv，若低于此电压范围则产生的电场力不足以对分子链产生强拉伸作用，导致收缩性能差，接收距离为10～20cm，灌注速度为1～5ml/h，温度为20～25℃，相对湿度为35～60％。15、优选地，所述烘干时间为1h～2h。16、优选地，所述烘干为室温下真空烘干。真空烘干为了加速溶剂挥发，减少溶剂残留对生物相容性的影响；采用常温烘干是防止纤维膜在烘干过程中收缩，影响后续使用效果。17、本发明的一种所述体温诱导热收缩纤维敷料在制备伤口愈合敷料中的应用。18、本发明通过水性聚氨酯和刚性聚合物共混静电纺丝的方法，在体温刺激下经静电场拉伸的分子链回缩产生机械收缩力，诱导创面闭合，制备方法简单易操作，伤口闭合率高。静电纺丝是利用静电场力的作用，将分子链取向拉伸，而水性聚氨酯的软段容易在高压电场力下产生较高的伸长率，固化成纤后刚性聚合物会固定住拉伸的聚氨酯分子链，在纤维中储存较大的内应力。在体温刺激下，拉伸的聚氨酯分子链收到热刺激收缩带动刚性聚合物，最终实现纤维膜的形状收缩。将纤维膜应用于创口，利用纤维膜在体温作用下收缩的特性，带动创面周围皮肤向中心拉伸，加速伤口闭合。另外，水性聚氨酯和刚性聚合物的结合可以仿生皮肤真皮层的“软-硬”网络结构，赋予纤维膜优异的伸长率和力学强度，在应用于关节部位伤口时可保证与皮肤的动态贴合，同时具有高杨氏模量的刚性聚合物引入，有助于提高热收缩过程中的回缩力，在医用敷料方面具有广阔的应用前景。19、本发明中体温诱导热收缩纳米纤维，原料包括水性聚氨酯和刚性聚合物；所述的体温诱导热收缩纤维敷料兼具高强度、刚度和延展性；所述的体温诱导热收缩纳米纤维敷料在体温刺激下会发生热收缩，带动伤口周围皮肤收缩闭合创面。20、有益效果21、(1)本发明的体温诱导热收缩纳米纤维敷料的制备方法，操作简单易行，成本低廉。22、(2)本发明的体温诱导热收缩纳米纤维敷料，本发明利用静电纺丝过程中高静电力对水性聚氨酯分子链的拉伸，刚性聚合物固定拉伸的分子链，固化成纤后，在纤维中储存较大的能量，在体温的刺激下，分子链吸收热量发生屈曲，使得纤维膜收缩，带动创面周围的皮肤向中心收缩。整个体系无任何化学作用，仅有物理作用，此设计极大地提高了分子链的运动能力，在很大程度上加速伤口闭合。23、(3)本发明的体温诱导热收缩纳米纤维，由水性聚氨酯和刚性聚合物制备静电纺纤维膜，赋予敷料超强的力学强度和高延展性，适用于大形变伤口如关节等部位，可大幅提升敷料材料的抗疲劳性和耐用性，延长使用寿命。同时刚性聚合物的引入使得敷料具有高弹性模量，有助于提高收缩力，增强实际使用过程中的伤口闭合效率。技术特征：1.一种体温诱导热收缩纤维敷料，其特征在于，所述纤维敷料包括水性聚氨酯和刚性聚合物形成的纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述纤维敷料，其特征在于，所述水性聚氨酯的软段为聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇的一种，硬段为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯一种，硬段/软段摩尔比(r值)为1.0～1.2。3.根据权利要求1所述纤维敷料，其特征在于，所述刚性聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。4.如权利要求1所述的体温诱导热收缩纤维敷料，其特征在于，所述体温诱导热收缩纳米纤维敷料，厚度为20～100μm，平均直径为100～600nm，拉伸强度为5～30mpa，断裂伸长率为50～400％，杨氏模量20～100mpa。5.如权利要求1所述的体温诱导热收缩纤维敷料，其特征在于，所述体温诱导热收缩纤维敷料，在37℃下加热30min～24h，收缩率为10～80％；在体外大鼠创面闭合实验中37℃下加热，1h～12h后创面闭合率5～50％。6.一种体温诱导热收缩纤维敷料的制备方法，包括：7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述刚性聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一种或几种；所述溶剂为乙醇、六氟异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种。8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述纺丝液中水性聚氨酯和刚性聚合物的总浓度为5～10wt％；所述水性聚氨酯和刚性聚合物的质量比为8：2～2：8。9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述静电纺丝工艺参数为：纺丝电压为10～40kv，接收距离为10～20cm，灌注速度为1～5ml/h，温度为20～25℃，相对湿度为35～60％。10.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述烘干时间为1h～2h。技术总结本发明涉及一种体温诱导热收缩纤维敷料及其制备和应用，所述纤维敷料包括水性聚氨酯、刚性聚合物形成的纳米纤维膜。制得的体温诱导热收缩纤维敷料在37℃下会发生热收缩，加热30min～24h收缩率可达10～80％；敷料具有高拉伸强度为5～30MPa，高断裂伸长率为50～400％，高杨氏模量20～100MPa。体温诱导热收缩敷料可带动大鼠伤口周围皮肤机械收缩，促进创面闭合及修复。本发明的方法简单易行，制得的敷料性能优异，在医用敷料领域具有巨大的应用前景。技术研发人员：李晓然,董玉苹,丁彬,俞建勇受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27