：本發(fā)明涉及由聚乙烯醇和聚氨酯通過靜電紡絲技術(shù)制備的一種自發(fā)熱janus膜用于促進(jìn)糖尿病傷口的愈合。

背景技術(shù)：

0、技術(shù)背景：

1、janus膜的名字來源于古羅馬神話中的雙面神janus，1991年gennes首次提出用janus一詞來形容兩面組成不同或性質(zhì)不同的顆粒。janus膜是janus材料中被研究較深應(yīng)用較廣的部分，其不對稱潤濕性更是被廣泛應(yīng)用于流體的定向傳輸、油-水分離、霧的收集、膜蒸餾等各種領(lǐng)域。本文研究的就是以janus膜不對稱潤濕性為基礎(chǔ)的傷口敷料。

2、janus膜的不對稱結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)節(jié)氣/液/固界面來控制液體的潤濕和輸送行為，這種不對稱的潤濕性結(jié)構(gòu)可將生物流體從疏水層轉(zhuǎn)移到親水層，從而實(shí)現(xiàn)傷口滲出液的單向滲透性去除，這種不對稱潤濕性在多種雙相工藝中均有應(yīng)用。本發(fā)明janus膜采用的不對稱制造法是在一層膜制備完成的基礎(chǔ)上直接在該膜表面生成另一層膜，這一操作由靜電紡絲技術(shù)來完成。

3、本發(fā)明的自發(fā)熱janus膜由親水性聚乙烯醇(pva)和疏水性聚氨酯(pu)制備。聚乙烯醇具有良好的成膜性和生物相容性，側(cè)鏈的多羥基結(jié)構(gòu)使其具有良好的親水性，但可能導(dǎo)致其快速溶于組織滲出液，因此需要進(jìn)行改性來增強(qiáng)材料的耐水性。戊二醛作為交聯(lián)劑用于聚乙烯醇電紡納米纖維，能顯著提高聚乙烯醇納米纖維的耐水性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。

4、本發(fā)明的自發(fā)熱janus膜根據(jù)市售“暖寶寶”的自發(fā)熱原理，將鐵粉、活性炭粉、氯化鈉灌封于janus膜中，與“暖寶寶”不同的是，本發(fā)明的自發(fā)熱janus膜缺乏的必備條件是水分，而“暖寶寶”缺乏的是氧氣。當(dāng)組織滲出液借由janus膜的單向滲透性從聚氨酯層進(jìn)入到聚乙烯層后，其中的水分與氯化鈉、氧氣共同作用觸發(fā)鐵粉氧化釋放熱量，氧化反應(yīng)的過程將持續(xù)消耗滲出液水分，使得janus膜的吸水量不會達(dá)到飽和，可持續(xù)不斷吸收液體并促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生至完全。

5、研究表明，溫度在傷口愈合過程中起著至關(guān)重要的作用，維持合適的溫度有利于促進(jìn)傷口愈合，溫度影響包括細(xì)胞代謝和血流調(diào)節(jié)等生理過程，在生理范圍內(nèi)略微升高的溫度可促進(jìn)傷口愈合過程。本發(fā)明的自發(fā)熱janus膜可單向吸收傷口滲出液，觸發(fā)鐵粉氧化釋放熱量，在改善傷口微環(huán)境的同時提高創(chuàng)面溫度，促進(jìn)傷口的快速愈合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明涉及聚乙烯醇和聚氨酯通過靜電紡絲技術(shù)制備的一種自發(fā)熱janus膜用于促進(jìn)糖尿病傷口的愈合。

2、所述的janus膜采用不對稱制造法，在聚氨酯纖維膜制備完成的基礎(chǔ)上，直接在其表面再次紡絲生成聚乙烯醇纖維膜，然后通過熱壓技術(shù)將自發(fā)熱材料包括鐵粉、活性炭粉、氯化鈉灌封于janus膜中制備成自發(fā)熱janus膜。

3、所述的janus膜所需的成膜材料為聚氨酯和聚乙烯醇。所需的聚氨酯溶液，其特征在于，聚氨酯溶液的溶劑為體積比1:1的四氫呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合溶劑，將聚氨酯在60℃加熱下攪拌溶解，超聲脫氣30min后冷卻至室溫，濃度為12-18％(w/v)；所需的聚乙烯醇溶液，其特征在于，聚乙烯醇溶液的溶劑為水，將聚乙烯醇在80℃加熱下攪拌溶解，超聲脫氣30min后冷卻至室溫，濃度為10％(w/v)。

4、所述的janus膜的制備方法為靜電紡絲技術(shù)，其特征參數(shù)在于，聚氨酯纖維膜的靜電紡絲時間為1-2h，電壓為5.87-9.87kv，液體流速0.15-0.2ml/min；聚乙烯醇纖維膜的靜電紡絲時間為1h，電壓為17.78kv，液體流速0.10ml/min。所述的janus膜通過靜電紡絲技術(shù)制備，其特征在于，具有聚氨酯-聚乙烯醇雙層結(jié)構(gòu)的纖維膜需采用20ml戊二醛和1ml三氟乙酸交聯(lián)固化24h，然后蒸發(fā)除去殘留有機(jī)溶劑。

5、所述的自發(fā)熱janus膜所灌封的發(fā)熱材料包括鐵粉、活性炭粉、氯化鈉，其特征參數(shù)在于，鐵粉質(zhì)量為0.35-0.55g，活性炭粉質(zhì)量為0.20-0.30g，氯化鈉的質(zhì)量為0.03-0.07g，其中fe:c:nacl的質(zhì)量比為9:6:0.6。

6、所述的自發(fā)熱janus膜灌封自發(fā)熱材料采用的熱壓封合技術(shù)，將janus膜的疏水性聚氨酯層在外側(cè)進(jìn)行對折后將邊緣兩側(cè)熱壓封合，灌入自發(fā)熱材料后完全封口，其特征參數(shù)在于溫度80-120℃，時間5s。

7、所述的將janus膜通過熱壓灌封自發(fā)熱材料制備的自發(fā)熱janus膜，體現(xiàn)為對傷口愈合的促進(jìn)作用優(yōu)于單純的janus膜。

8、糖尿病足潰瘍

9、糖尿病是一個重要的全球健康問題，患病率不斷上升。2021年全球每10名成年人(20-79歲)中就有1人，即5.37億人受糖尿病影響，全世界約6.3％的糖尿病患者受到糖尿病足潰瘍(diabetes?foot?ulcer，dfu)困擾。研究表明維持最佳溫度對于促進(jìn)傷口愈合至關(guān)重要，因?yàn)樗绊懜鞣N生理過程，包括細(xì)胞代謝和血流調(diào)節(jié)，而在慢性未感染的傷口中，傷口的創(chuàng)面溫度將下降30.20℃至33.00℃，平均為31.60℃，33℃是體外環(huán)境中中性粒細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞活性降低的臨界溫度。同時，慢性糖尿病潰瘍傷口通常表現(xiàn)為滲出液增多，而過量的滲出液可能影響藥效，導(dǎo)致傷口愈合延緩，加重細(xì)菌感染。本發(fā)明的自發(fā)熱janus膜可主動吸收傷口滲出液，并借由單向滲透性將水分導(dǎo)入自發(fā)熱材料中，觸發(fā)鐵粉的氧化并釋放熱量，提高創(chuàng)面溫度，促進(jìn)傷口的愈合過程。

10、有益效果：

11、本發(fā)明是一種以靜電紡絲技術(shù)制備的自發(fā)熱janus膜傷口敷料，以親水性聚乙烯醇和疏水性聚氨酯為原料，具有保持創(chuàng)口干燥和釋放熱量的雙重功能，協(xié)同促進(jìn)傷口愈合。

12、1.利用janus膜的單向滲透特性，將傷口滲出液引入自發(fā)熱系統(tǒng)，觸發(fā)鐵粉氧化釋熱。通常的自加熱系統(tǒng)是由氧氣控制的，而本發(fā)明的自加熱系統(tǒng)是由滲出液中的水分控制，避免了因產(chǎn)熱時間過長而造成的低溫燙傷。

13、2.自發(fā)熱janus膜具有排滲和發(fā)熱的雙重效果，協(xié)同促進(jìn)傷口愈合。

技術(shù)特征：

1.通過靜電紡絲技術(shù)制備的聚乙烯醇-聚氨酯自發(fā)熱janus膜在促進(jìn)糖尿病潰瘍性傷口愈合的作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜應(yīng)用于促進(jìn)表層慢性傷口的愈合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的表層慢性傷口包括糖尿病潰瘍性傷口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜采用靜電紡織技術(shù)制備，聚氨酯纖維膜制備參數(shù)設(shè)置紡絲時間1-2h，電壓5.87-9.87kv，流速0.15-0.2ml/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜采用靜電紡織技術(shù)制備，聚乙烯醇纖維膜制備參數(shù)設(shè)置紡絲時間1h，電壓17.78kv，液體流速0.10ml/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜的成膜材料為聚乙烯醇和聚氨酯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，聚乙烯醇的溶劑為水，濃度為10％；聚氨酯的溶劑為體積比1:1的四氫呋喃和n,n-二甲基甲酰胺，濃度為12-18(15)％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，本發(fā)明制備的janus膜是一種可自發(fā)熱的傷口敷料，自發(fā)熱材料包括，鐵粉，活性炭粉，氯化鈉。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，鐵粉用量為0.35-0.55g，活性炭粉用量為0.20-0.30g，氯化鈉的用量為0.03-0.07g，fe:c:nacl的質(zhì)量比為9:6:0.6。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜灌封自發(fā)熱材料采用熱壓工藝，熱壓條件為溫度80-120℃，時間為5s。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜制備方法特征為，先將聚氨酯通過靜電紡絲技術(shù)生成纖維膜，再將聚乙烯醇在其表面進(jìn)行再次紡絲融合生成聚乙烯醇-聚氨酯復(fù)合膜。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，janus膜合成結(jié)束后采用戊二醛和三氟乙酸交聯(lián)固化24h，蒸發(fā)除去交聯(lián)劑。

13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任意一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，自發(fā)熱janus膜制備方法特征為，將janus膜的疏水性聚氨酯層在外側(cè)進(jìn)行對折，將邊緣兩側(cè)熱壓封合后把自發(fā)熱材料灌入，并再次熱壓完全封口。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是基于聚乙烯醇(PVA)和聚氨酯(PU)制備的自發(fā)熱Janus膜作為傷口敷料應(yīng)用于糖尿病傷口的愈合。本發(fā)明采用靜電紡絲技術(shù)(electrospinning?fiber?technique)將PVA和PU制備成復(fù)合敷料，其中PVA濃度為10％，PU濃度為12?18％，靜電紡絲時間為1?2h，電壓為5.87?9.87KV，液體流速0.15?0.2mL/min；基于市售“暖寶寶”的自發(fā)熱原理，采用熱壓工藝將自發(fā)熱材料包括鐵粉、活性炭粉、氯化鈉按照質(zhì)量比9:6:0.6灌封于Janus膜中，其中熱壓溫度為80?120℃，時間為5s。所述的自發(fā)熱材料包括鐵粉、活性炭粉、氯化鈉，質(zhì)量比為9:6:0.6。其中由親水性PVA和疏水性PU制備的Janus膜具有兩親性，可將液體自疏水側(cè)單向滲透至親水側(cè)，因此將Janus膜的PU側(cè)覆蓋至創(chuàng)面時可主動吸收傷口滲出液并導(dǎo)入PVA側(cè)。此時水分與PVA側(cè)的自發(fā)熱材料以及空氣中的氧氣共同作用觸發(fā)鐵粉氧化釋放熱量，產(chǎn)熱峰值溫度可達(dá)37℃。

技術(shù)研發(fā)人員：呂慧俠,巴塔,張智皓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國藥科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19