摘要：水凝膠敷料，因其液體吸收性佳，生物相容性好，具有一定水蒸氣的透過性和良好的伸展性、粘性，能為創(chuàng)面提供良好的愈合環(huán)境，同時為患者帶來舒適的使用體驗，是目前極(分隔符)具應(yīng)用前景的“理想敷料”。隨著技術(shù)的發(fā)展，“創(chuàng)面監(jiān)測”和“藥物控釋”等需求逐漸通過水凝膠敷料的功能革新而逐步實現(xiàn)，將水凝膠敷料推向了智能化的浪潮中。應(yīng)當(dāng)注意的是，粘性、舒適性以及透濕性等關(guān)鍵性能仍需重點加以控制。
關(guān)鍵詞：水凝膠敷料、創(chuàng)面監(jiān)測、藥物控釋、粘性、舒適性
日常工作和生活中，跌打損傷在所難免。敷料作為傷口覆蓋物，在吸收滲出液、控制傷口感染、加速傷口愈合方面發(fā)揮了重要作用。近年來，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和材料學(xué)的快速發(fā)展，誕生了許多新型敷料應(yīng)用于臨床，比如水凝膠敷料。
敷料的作用和種類
皮膚組織損傷后，在中性粒細胞等炎癥細胞和成纖維細胞、表皮細胞等修復(fù)細胞的復(fù)雜作用后，才能愈合*。這一過程中，為了預(yù)防二次感染，通常將敷料覆蓋創(chuàng)面加以保護。理想的敷料能夠防止細皮形成，不粘連新生肉芽組織，創(chuàng)造低氧環(huán)境，減少瘢痕形成，加快愈合速度。因此，這就要求敷料具備適宜的水蒸氣透過性和氧氣透過性，良好的液體吸收性，良好的機械性能和生物相容性。
目前，臨床使用的敷料主要以脫脂棉紗布、無紡布敷料、薄膜敷料和水凝膠敷料為主。紗布和無紡布敷料透氣透濕性佳，但吸液量不夠大，且吸收液體后易與創(chuàng)面發(fā)生粘連，反而影響創(chuàng)面愈合。薄膜敷料外觀透明，易于觀察創(chuàng)面的愈合情況，如果選擇具有不同透氣透濕特性的薄膜材料，如聚氨酯、尼龍6、聚乙烯等，可以為創(chuàng)面愈合營造適宜的濕度和氧氣環(huán)境。但同樣還是吸液能力的問題使其應(yīng)用受限。
水凝膠類敷料是由水溶性高分子材料或其單體形成的一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且不溶于水的膠狀物質(zhì)。其表面光滑，生物相容性好，與創(chuàng)面接觸時能發(fā)生反復(fù)水合作用，吸收創(chuàng)面滲出的組織液。與此同時，水凝膠敷料具有一定的粘性和延展性，能與創(chuàng)面緊密貼合，減少感染的發(fā)生，但更換時卻不會與創(chuàng)面發(fā)生粘連。在透濕性和透氧性方面，從相關(guān)的研究結(jié)果來看，水凝膠的表現(xiàn)并不穩(wěn)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”的蕞佳選擇。
水凝膠敷料的智能化革新
近些年，創(chuàng)新驅(qū)動為敷料的發(fā)展注入了新鮮血液，智能敷料成為敷料行業(yè)改革升級的重要支點。由于水凝膠敷料的眾多優(yōu)點，其智能化革新吸引了眾多行業(yè)學(xué)者和技術(shù)人員的傾力研究。例如，麻省理工學(xué)院的工程師們設(shè)計了一種可監(jiān)測創(chuàng)面溫度并將藥物緩釋到創(chuàng)口的智能水凝膠敷料，當(dāng)藥物即將用盡時，敷料會發(fā)光提示。這種將溫度傳感器、LED燈以及微型藥物輸送儲庫、通道與傳統(tǒng)水凝膠敷料結(jié)合于一體的方式，反映了當(dāng)前水凝膠敷料智能化革新的兩個方向：創(chuàng)面監(jiān)測和藥物控釋。
1、創(chuàng)面監(jiān)測
創(chuàng)面愈合，是一個復(fù)雜的生物學(xué)反應(yīng)過程，在適宜的條件因素下，如環(huán)境濕度、PH值、溫度等，將會加速愈合速度，相反則會減慢愈合，甚至導(dǎo)致感染并呈現(xiàn)出特定的特點。
根據(jù)“濕性創(chuàng)面愈合”理論，濕性環(huán)形有利于免疫細胞尤其是白細胞功能增強，加快表皮細胞的遷移速度，創(chuàng)面在適宜的濕性環(huán)境下愈合速度是干性環(huán)境的一倍。此外，創(chuàng)面PH值也是愈合過程的一個影響因素。當(dāng)創(chuàng)面環(huán)境PH值=5時，對細菌的抑制效果蕞佳，升高后則逐漸有利于細菌的繁殖。所以保持創(chuàng)面微酸的環(huán)境可以降低被細菌感染的幾率。當(dāng)創(chuàng)面被感染后，創(chuàng)面將會發(fā)生細微的變化，比如溫度升高，產(chǎn)生特殊氣味等。前人證實，保持創(chuàng)面溫度接近或恒定人體常溫37℃，細胞有絲分裂速度增加108%，同樣也有利于創(chuàng)面的快速愈合。
對于醫(yī)護人員而言，定期查看創(chuàng)面有利于他們精準了解創(chuàng)面的微環(huán)境以及創(chuàng)面是否感染，對于后續(xù)治療策略的制定尤為重要。但矛盾的是，頻繁的更換敷料會造成創(chuàng)面微環(huán)境溫濕度的波動，擾亂了正常的愈合，更大程度上增加了感染的風(fēng)險。
基于此，水凝膠敷料的智能化革新的一個方向即“創(chuàng)面監(jiān)測”，通過將功能各異的無線傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、氣味傳感器等，嵌入至水凝膠敷料中，在無需更換敷料的條件下，利用便攜智能設(shè)備實時監(jiān)測患者的創(chuàng)面信息，了解創(chuàng)面環(huán)境是否適宜以及是否發(fā)生感染。在現(xiàn)代“云存貯”技術(shù)的加持下，創(chuàng)面愈合數(shù)據(jù)更為方便的實現(xiàn)了長期保存，有利于深層次創(chuàng)面愈合研究的開展。
2、藥物控釋
傳統(tǒng)藥物的釋放主要依靠藥物分子的自由擴散，與藥物濃度有密切關(guān)系。若能使藥物的釋放緩慢可控，對于延長藥物的半衰期，實現(xiàn)藥物定時、定量、定位釋放，減少給藥次數(shù)，降低更換敷料的頻次*。因此，“藥物控釋”成為水凝膠敷料智能化研究的另一個方向。
與“創(chuàng)面監(jiān)測型水凝膠敷料”不同的是，“藥物控釋型水凝膠敷料”不是在外部結(jié)構(gòu)上下功夫，而是基于水凝膠自身性能的延伸應(yīng)用。這類水凝膠敷料對環(huán)境刺激如溫度、光、電場、磁場、PH值、應(yīng)力等具有響應(yīng)性，如凝膠變?nèi)苣z狀，收縮狀變?yōu)槿苊洜?，發(fā)生體積的變化等。而且隨著刺激因素的可逆性變化，水凝膠的性狀變化也具有可逆性。
在這一原理的基礎(chǔ)上，一方面可以通過水凝膠“溶膠-凝膠”相的轉(zhuǎn)變控制藥物的釋放。例如，曾有研究人員在含有可光裂解的鄰硝基芐基的水凝膠內(nèi)摻入近紅外響應(yīng)型納米顆粒，當(dāng)水凝膠受到近紅外照射時，這種納米顆粒將吸收的近紅外光轉(zhuǎn)化為紫外光，使得水凝膠發(fā)生“溶膠-凝膠”變化，進而釋放藥物成分。
另一方面，也可以利用水凝膠體積收縮實現(xiàn)藥物的控制釋放。以聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)類溫敏性水凝膠為例，西南交通大學(xué)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PDA/PNIPAM水凝膠。由于PDA顆粒在近紅外照射下的高效光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng)和聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的溫敏特性，PDA/PNIPAM水凝膠在近紅外刺激下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)坍塌，體積收縮，藥物成分發(fā)生脈沖性釋放。
智能化水凝膠敷料的性能控制
在性能要求上，粘性、舒適性以及透濕性仍然是智能化水凝膠敷料的性能控制重點，以保障人體在運動或靜止狀態(tài)下敷料的貼合穩(wěn)固以及創(chuàng)面的適宜環(huán)境。由于“創(chuàng)面監(jiān)測”型和“藥物控釋”型智能水凝膠敷料是在水凝膠敷料的外部和內(nèi)部加以改進，故性能的變化更加難以把握，成為影響智能水凝膠敷料應(yīng)用的難點之一。因此，在研究水凝膠敷料的智能化應(yīng)用的同時，也不應(yīng)忽略其關(guān)鍵性能的監(jiān)測與研究。
目前，針對水凝膠敷料的性能控制可以參考中國醫(yī)藥行業(yè)標準YY/T 1293.4-2016《接觸性創(chuàng)面敷料 第4部分：水膠體敷料》，該標準規(guī)定了水凝膠敷料的外觀、尺寸、液體吸收量、阻水性、粘性、舒適性、酸堿度、重金屬、阻菌性、無菌、生物相容性等性能要求和試驗方法，已于2017年6月1日實施。
粘性，反映了水凝膠敷料與皮膚的緊密貼合的能力，在標準中，主要通過“持粘性”和“剝離強度”來表征。持粘性測試，是利用壓輥將試樣粘貼面與不銹鋼片表面部分接觸粘結(jié)，在試樣懸掛端按每厘米寬度0.8N（80g）的標準懸掛一砝碼，將其置于36℃~38℃熱空氣烘箱內(nèi)30min，期間貼于不銹鋼板上的試樣的頂端下滑應(yīng)不超過2.5mm。剝離強度測試，同樣是利用壓輥將試樣貼于不銹鋼板的清潔表面中央，利用智能電子拉力試驗機測試180°剝離試樣所需的力值，剝離速度為270mm/min~330mm/min。據(jù)標準要求，試樣每1cm寬度所需的平均力應(yīng)不小于1N。
水凝膠敷料持粘性測試示例
舒適性，反映了水凝膠敷料適應(yīng)人體形狀和運動的能力。當(dāng)敷料被用于關(guān)節(jié)等運動部位時，能否具有充分的運動自由度非常重要，當(dāng)敷料易于伸展并能基本返回到原位時，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(分隔符)久變形”是舒適度的兩個表征指標。
具體測試方法為：裁取（25±0.5）mm寬的長條試樣，松弛300s。在樣品上做兩個間距為（100±10）mm的平行標記，使兩間距至兩端等距離。將樣品標記線外至兩端的部分夾持于智能電子拉力試驗機的上下夾頭內(nèi)，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大載荷。在此拉伸位置保持（60±1）s，取下樣品，松弛（300±15）s。重新測量樣品上兩標記間的距離。按照一下公式計算結(jié)果。
可伸展性（N/cm）=大載荷/2.5
永(分隔符)久變形（%）=（拉伸后兩標距間距離-拉伸前兩標距間的距離）/拉伸前兩標距間的距離×100%。
水凝膠敷料可伸展性和永(分隔符)久變形性測試示例
透濕性方面，目前并沒有針對水凝膠敷料的相關(guān)性能及試驗標準，一般可參照中國醫(yī)藥行業(yè)標準YY/T 0471.2-2004《接觸性創(chuàng)面敷料試驗方法 第2部分：透氣膜敷料水蒸氣透過率》進行試驗，其原理是通過稱重的方法，測量用試樣密封杯口的盛有水的透濕杯在一段時間前后的質(zhì)量差來衡量試樣的水蒸氣透過性。視條件可采用全自動水蒸氣透過率測試儀器進行測試，也可以利用透濕杯、天平、濕度計、干燥箱等簡單試驗裝置開展試驗。
總結(jié)
水凝膠敷料，因其液體吸收性佳，生物相容性好，具有一定水蒸氣的透過性和良好的伸展性、粘性，能為創(chuàng)面提供良好的愈合環(huán)境，同時為患者帶來舒適的使用體驗，是目前極(分隔符)具應(yīng)用前景的“理想敷料”。隨著技術(shù)的發(fā)展，“創(chuàng)面監(jiān)測”和“藥物控釋”等需求逐漸通過水凝膠敷料的功能革新而逐步實現(xiàn)，將水凝膠敷料推向了智能化的浪潮中。應(yīng)當(dāng)注意的是，粘性、舒適性以及透濕性等關(guān)鍵性能仍需重點加以控制。
