水凝膠敷料在創麵監測和藥物控釋方麵的智能革新與應用（yòng）性能（néng）控製

　　日常工作和生（shēng）活中，跌打（dǎ）損傷在所難（nán）免。醫（yī）用敷料作為（wéi）傷口覆蓋（gài）物（wù），在（zài）吸收滲出液、控製傷口感染、加速傷口愈合方麵發揮了重要（yào）作用。近年來，現代醫學和材料學的快（kuài）速發展，誕生了許多新型醫用敷料應用於（yú）臨床，比如水凝（níng）膠敷料（liào）。

敷料的作用和種（zhǒng）類

　　皮膚組織損傷後，在中（zhōng）性粒細胞等炎症細胞和成纖維細胞、表皮細（xì）胞（bāo）等修複細胞的複雜（zá）作用後，才能愈合完全。這一過程中，為了預防二次感染，通常將（jiāng）敷料覆蓋創麵加以（yǐ）保護。理想的敷（fū）料能夠防止細皮形成（chéng），不粘連新生肉芽組織，創造低氧環境，減（jiǎn）少瘢痕形成，加（jiā）快愈合速度。因此，這就要求（qiú）敷（fū）料具備適（shì）宜的水蒸氣透過性和氧氣透過（guò）性，良（liáng）好的液體吸收性，良好的機械性能和（hé）生物相容性。

　　目前，臨床使用的敷料（liào）主要以脫（tuō）脂棉紗布、無紡布敷料、薄膜敷（fū）料和水凝（níng）膠敷（fū）料為主。紗布和無紡（fǎng）布（bù）敷（fū）料透氣透濕性佳，但吸液量不（bú）夠大，且吸收液體後易與創麵發生粘連，反而影響創麵愈合。薄膜敷料外觀透明，易於觀察創（chuàng）麵的愈合情況，如果（guǒ）選擇具有不同透氣透濕特性的薄膜材（cái）料（liào），如聚氨酯、尼龍6、聚乙烯等，可以為創麵愈合營造適宜的濕度（dù）和氧氣環境。但同樣還是吸液能力（lì）的問題使其（qí）應用受限。

　　水凝膠類敷料是由水溶性高分子材料或其單體（tǐ）形成的一種具有三維網狀結構且不溶於（yú）水的膠狀物質。其表麵（miàn）光滑，生物（wù）相容性好，與創麵接觸時能發生反複水合作用（yòng），吸收（shōu）創（chuàng）麵滲出的組織液。與此同（tóng）時，水凝膠敷料具有一定的粘性和延展性，能與創麵緊密（mì）貼合，減少感染的發生（shēng），但更換時卻不會與創麵發生粘連（lián）。在（zài）透濕性和透氧性方麵，從（cóng）相關的研究（jiū）結果（guǒ）來看，水凝膠的表現並（bìng）不穩定，有待更深入的研究試驗。綜合而言，水凝膠敷料是目前“理想敷料”的最佳選擇。

水凝膠敷料的智能化革新

　　近些年，創新（xīn）驅動為醫（yī）用敷料的發展注入了（le）新鮮血液，智能敷料成為引領敷料行業改革升級的重要支點。由於水凝膠敷料的眾多優點，其智能化革新吸引了眾多行業學者和（hé）技術人員的（de）傾力研究。例如，麻省理工學院的工程師們設計了（le）一種可監測創麵溫（wēn）度並將藥物緩釋（shì）到創口的智（zhì）能水凝膠敷料，當藥物即將用盡時，敷料會（huì）發光提（tí）示。這種將溫（wēn）度傳感器、LED燈以及（jí）微型藥物輸送儲庫、通道與傳統水（shuǐ）凝膠敷料結合於一體的方式，反映了當前水凝膠敷料智能化革新的兩個方向：創麵監測和藥物控釋。

1、創麵監測

　　創麵愈合，是一個複雜的生物學反應過程，在適（shì）宜的（de）條件因素下，如環境濕度、PH值、溫度等，將（jiāng）會加速愈（yù）合速度，相反則會減慢愈合，甚至導（dǎo）致感染並呈現出特定的特點。

　　根據“濕（shī）性創麵（miàn）愈合”理論，濕性環形有利（lì）於免疫細（xì）胞尤其（qí）是白細胞功能增強，加快表皮細胞的遷移速度，創麵在適（shì）宜的濕性環境下愈合速度是幹性環（huán）境的一倍。此外，創麵PH值也是愈（yù）合過程的一個影響因素。當創麵環境（jìng）PH值=5時，對細菌的抑（yì）製效果最佳，升高後則逐漸有利（lì）於細菌的繁殖。所以保持創麵（miàn）微酸的環境可以降（jiàng）低被細菌感染的幾率。當創麵被感染後，創（chuàng）麵將會發生細微（wēi）的變化，比如溫度（dù）升高，產（chǎn）生特殊氣味等。前人證實，保持創麵溫度接近或恒定人體常溫37℃，細胞有絲分裂速度增加108%，同樣也有利於創麵（miàn）的（de）快速愈合。

　　對於醫護（hù）人員而言，定期查看（kàn）創麵有利於他（tā）們精準了（le）解創麵的微環境以及創（chuàng）麵（miàn）是否感（gǎn）染，對於後續治療策（cè）略的製（zhì）定尤為重要。但矛盾（dùn）的是，頻繁的更換（huàn）敷料會造成創麵微環境溫濕度（dù）的波動，擾亂了正常（cháng）的愈（yù）合，更大程度上增加了感染的風險。

基於此（cǐ），水凝膠（jiāo）敷料的智能化革新的一個（gè）方（fāng）向即“創麵監測”，通過將功能（néng）各異（yì）的無線（xiàn）傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感（gǎn）器、PH值傳感器、氣味傳感器等，嵌入至水凝膠敷料中（zhōng），在無需（xū）更換（huàn）敷料的條件下，利用便（biàn）攜智能設備實時（shí）監測患者的創麵信息，了解創麵環境是否適宜以及是否發生感染。在現代“雲存貯”技術的加持下，創麵愈合數據更（gèng）為方便的實現了長期保存，有利於深層次創麵愈合（hé）研究的開展。

2、藥物控釋

　　傳統藥物的釋放（fàng）主要依靠藥物分子的自由擴散（sàn），與藥物（wù）濃度有密切關係。若能使藥物的釋放緩慢可（kě）控，對於延長藥物的半衰期（qī），實現藥物定時、定量、定位釋放，減少給（gěi）藥次數，降低更換敷料的頻次效果顯著。因此，“藥物控釋”成為水凝膠敷料智能化研究的另一（yī）個方向。

　　與“創麵監測型（xíng）水凝膠敷料”不同的是，“藥物控釋型水凝膠敷料”不是在外部（bù）結構上下功（gōng）夫，而是基於水凝膠自（zì）身性能（néng）的延伸（shēn）應用。這類水（shuǐ）凝膠敷料對環境刺激如溫度、光、電場、磁場、PH值、應力等具有響應性，如凝膠變溶膠狀，收縮狀變為溶脹狀，發生體積的（de）變化等。而且隨著刺激因素的可逆性變化，水（shuǐ）凝膠的（de）性狀（zhuàng）變（biàn）化也（yě）具有可（kě）逆性。

　　在這一原理的基礎上，一（yī）方麵可以通過水凝膠“溶膠-凝膠”相的轉變控製藥物（wù）的釋放。例如，曾有（yǒu）研究人員在含有可光裂解的鄰硝基苄基的水凝膠內摻入近紅外響應型納米顆粒，當水凝（níng）膠受到近紅外照射時，這種納米顆粒將吸收的近紅外光轉化為紫外光，使得水（shuǐ）凝膠（jiāo）發生“溶膠-凝膠”變（biàn）化，進（jìn）而釋放藥（yào）物成分。

　　另一方麵（miàn），也可以利用水凝膠體積收縮（suō）實現藥物的控製釋放。以（yǐ）聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)類溫敏性水凝膠為（wéi）例，西南交通（tōng）大學張晏寧將仿貽貝材料聚多巴胺納米顆粒（PDA NPs）顆粒分散到N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）單體中，通過自由基聚合形成（chéng）PDA/PNIPAM水凝膠。由於PDA顆粒在近紅（hóng）外照射下的高效（xiào）光熱轉化（huà）效應和聚N-異丙基（jī）丙烯（xī）酰胺(PNIPAM)的溫敏特（tè）性，PDA/PNIPAM水凝膠在近紅外刺（cì）激（jī）下，內部結構坍塌，體積收縮，藥物（wù）成分發生（shēng）脈衝性釋放。

智能化水凝膠敷料（liào）的性能控製

　　在性能要求（qiú）上（shàng），粘性、舒適（shì）性以及透濕性仍然是智能化水凝膠（jiāo）敷（fū）料的性能（néng）控製（zhì）重點，以保障人（rén）體在運動或靜（jìng）止狀態下敷料的貼合穩固以及創麵的適宜（yí）環境（jìng）。由於“創麵監測”型和“藥物控釋”型智能（néng）水凝膠敷料是在水凝（níng）膠敷料的外部和（hé）內部加以改進，故性能（néng）的變（biàn）化（huà）更加難以把（bǎ）握（wò），成為影（yǐng）響智能水凝膠敷料應用的難點之（zhī）一。因此，在（zài）研究水凝膠敷料的智能化應用的同時（shí），也不應忽略其關鍵性能的監測與研究。

　　目前，針對水凝膠敷料的（de）性能控製可以參考中國醫藥行業標準YY/T 1293.4-2016《接觸性創麵敷料（liào） 第4部分：水膠體敷料》，該（gāi）標準規定了（le）水（shuǐ）凝膠敷料的外觀、尺寸、液體吸收量、阻水性、粘性、舒適性、酸（suān）堿度、重金屬、阻菌性（xìng）、無菌、生物相容性等性能要求和試（shì）驗方法，已於2017年6月1日實施。

　　粘性，反映了水凝膠敷料與（yǔ）皮膚的（de）緊密貼合的能力，在標準（zhǔn）中，主要通過“持粘性”和“剝離強度”來（lái）表征。持粘性測試，是利用壓輥將（jiāng）試（shì）樣粘貼（tiē）麵與不鏽鋼片表麵部分接觸粘結，在試樣懸掛端按每厘米寬度（dù）0.8N（80g）的標準懸掛一砝碼，將其置於36℃~38℃熱空氣（qì）烘箱內30min，期間貼於不鏽鋼板上的試樣的（de）頂端下滑應不超過2.5mm。剝離（lí）強度測試，同樣是利用壓輥將試樣（yàng）貼於不鏽鋼（gāng）板的清潔表（biǎo）麵（miàn）中央，利用智能（néng）電子拉力試（shì）驗（yàn）機測試180°剝離試樣（yàng）所需的力值，剝（bāo）離速度為270mm/min~330mm/min。據標準要求，試樣每1cm寬度所需的平（píng）均力應不小於1N。

水凝膠敷料持粘性測試示例

　　舒適性，反映（yìng）了水凝膠（jiāo）敷料適應人體形狀和（hé）運動的能力。當敷料被用於關節等運動部位時，能否具有充分的運動自由（yóu）度非常重要，當敷料（liào）易於伸展並能基（jī）本返回到原（yuán）位時，能防止皮下剪切損傷，患者也會感覺舒適。因此，“可伸展性”和“永久變形”是舒適度（dù）的兩個表征指標。

　　具體測試方（fāng）法為（wéi）：裁取（25±0.5）mm寬的長條試（shì）樣（yàng），鬆弛300s。在樣品上做兩個間距為（100±10）mm的平行標記，使兩間距至兩端等（děng）距（jù）離。將樣品標記線（xiàn）外至兩端的部分夾持於（yú）智能電子拉（lā）力試驗機的上下夾頭內，以（300±10）mm/min的拉伸速度使樣品伸長20%。儀器自動記錄此時的（de）最大載荷。在此拉伸位置保持（60±1）s，取下樣品，鬆弛（300±15）s。重新測量樣品上兩標記間的距離。按照一下公式（shì）計算（suàn）結果。

可伸展性（N/cm）=最大載（zǎi）荷/2.5

永久變形（%）=（拉伸後兩標距間距離-拉伸前兩標距間的距離）/拉伸前兩標（biāo）距間（jiān）的距離×100%。

水凝膠敷（fū）料可伸展性（xìng）和永（yǒng）久變形性測試示例

　　透濕性（xìng）方麵，目前並沒有針（zhēn）對水凝膠敷料的相關性能及試驗標準，一般可參照中國醫藥行業標準YY/T 0471.2-2004《接觸性創（chuàng）麵敷料試驗方法 第2部分：透氣膜敷料水蒸氣透過（guò）率》進行（háng）試驗，其原理是通過稱重的方法（fǎ），測量用試樣密封杯口的盛有水的透濕杯在一段時間前後的質量差來衡量試（shì）樣的水蒸氣（qì）透過性。視條（tiáo）件可采用全自動（dòng）水蒸氣透（tòu）過率測試儀器進（jìn）行（háng）測試，也可以（yǐ）利用透濕杯、天（tiān）平、濕度計、幹燥箱等簡單試驗裝置開展試驗。

總結

　　水凝膠敷料，因其液體吸（xī）收性佳，生物（wù）相容性好，具有一定水蒸氣的透過性和（hé）良好的伸展性、粘性，能為創麵提供良好的愈合環境，同時為患者（zhě）帶（dài）來舒適的（de）使用（yòng）體驗，是目前極具應用前（qián）景（jǐng）的“理（lǐ）想敷料”。隨（suí）著技術的發展，“創麵監測”和“藥物控釋”等需求逐漸通過水凝（níng）膠敷料的功能革新而逐步實現，將水凝膠敷料推向了智（zhì）能化的浪潮中。應當注意的（de）是，粘性、舒適性以及透濕性等關鍵性能仍需重點加以控製。