一种壳聚糖基敷料的制备及其性能研究

姚 昊，郑 皓

（东华大学，上海 201620）

医用敷料是目前临床用到的创伤修复的重要材料之一。由于单一材料组成的敷料有着各种限制以及缺陷，可以结合不同类型敷料的优势的复合敷料的出现了。Levengood等[1]制备了一种聚己内酯（PCL）/壳聚糖共混电纺纳米纤维膜，实验结果表明，该纳米纤维膜 (5.25±0.80 MPa）的弹性模量与小鼠皮肤的弹性模量相近（2.68±0.19 MPa），同时具有优良的生物相容性，比商用聚合物敷料Tegaderm相比，对小鼠伤口愈合的促进效果更好，有潜力用作理想的创面敷料。于奎等[2]也利用电纺技术制备了一种载有纳米银的壳聚糖基纳米纤维，结果显示其力学性能良好，有望作为一种复合抗菌敷料。

本文运用静电纺丝技术制备了一种P(LLACL)/壳聚糖纤维膜，并对其表面形貌、力学强度以及细胞相容性进行了相应表征，验证了该材料用作伤口敷料的可行性。

1 实验

1.1 实验材料

P(LLA-CL)(PLCL)(50∶50,Mw=300 kDa济南岱刚)，壳聚糖 （Medium Weight，Sigma-Aldrich），六氟异丙醇（AR，上海达瑞），三氟乙酸（AR，国药），戊二醛（AR，国药）。

1.2 主要仪器

注射泵（Cole-pamer，美国），静电发生器（北京机电），真空干燥箱（上海一恒），台式扫描电镜（飞纳公司）、细胞培养箱（Heraeus，德国）。

1.3 纳米纤维的表征

1.3.1 表面形貌

静电纺制备得到的纳米纤维膜经真空干燥箱干燥除去残留溶剂后剪成约0.5 cm2的样品，并贴铺有导电胶的样品台上，以电流4～6 mA喷金45～60s,随后用扫描电镜（SEM） 观察，加速电压为10或15 kV。

1.3.2 纳米纤维膜力学性能

通过拉伸实验来测试静电纺纳米纤维膜的力学性能，以确定纳米纤维膜的力学强度及弹性能否满足敷料的要求。首先制样，得到长、宽分别为10 mm、30 mm条带状的试样。待测试样的厚度用游标卡尺进行测量。最后，材料拉伸实验在H5K-S型万能材料试验机上进行。

1.3.3 体外细胞相容性评价

为了分析纳米纤维膜的细胞相容性，采用CCK-8法对载药纤维膜体外细胞相容性进行评价。本实验采用的是CCK-8法，CCK-8细胞计数试剂盒具有方便灵敏的特点，通过吸光值的检测可直观地反映活细胞的数目。样品用打孔器制得大小相同、厚薄一致的圆片，并用环氧乙烷灭菌。灭菌处理后，置于24孔板，放置灭菌后的钢圈以防止材料上浮，每种材料设置三个平行，设置1天、4天和7天三幅孔板，故纳米纤维膜共需要九块，然后设置无菌的玻片为空白对照组。

2 实验结果与讨论

2.1 纳米纤维膜的表面形貌

图1 (a,b,c)分别为放大10000倍、5000倍以及1000倍后的PLCL/CS纳米纤维膜的SEM图像， (d)为制备的PLCL/CS纳米纤维实物图片。

从图1中看出，所制备的PLCL/CS纳米纤维表面光滑无粘连现象，单根纤维无串珠产生，且纤维连续无任何断裂。制备的PLCL/CS纤维平均直径在539 nm,且纤维直径呈正态分布，说明我们通过静电纺丝技术成功制备一种直径在纳米级的纤维。由于其具有纳米效应，表面能高，不易吸附环境中感染源，此外，纤维膜的纤维空间排布紧密，纤维间空隙小（最大不超过3 μm），能有效阻止大部分细菌侵入。见表1。

表1 PLCL/CS纤维膜的力学性能

2.2 纳米纤维膜的力学性能

PLCL/CS纳米纤维先发生弹性形变，然后发生屈服形变，最后断裂，最大拉伸强度可达1.8 MPa。其应力-应变符合聚合物的力学形变规律，说明加工过程中PLCL的力学性能得到保留。此外，根据计算得到了纤维膜杨氏模量以及断裂伸长率，其杨氏模量为21.12±1.45MPa，其断裂伸长率为141.34±11.11%。以上结果表明PLCL/CS纳米纤维膜具有较好的弹性以及一定的力学强度，可以满足伤口敷料材料的需要。

2.3 纳米纤维膜的体外细胞相容性

如图2所示，L929细胞数目在PLCL/CS纳米纤维膜上能保持逐步增加，说明该材料对L929细胞的存活无不良影响。此外，与玻片上细胞数量相比，纤维膜上的细胞数量略低，但无显著性差异 (P＞0.05)，说明PLCL/CS纳米纤维膜不会抑制L929细胞的增殖，具有较好的细胞相容性。综上，PLCL/CS纳米纤维膜对L929细胞的增殖无影响，具有较好的生物相容性，有望用于医用伤口敷料。研究L929细胞纳米纤维膜的增殖状况，

图2 小鼠成纤维细胞（L929 cell）在PLCL/CS纳米纤维膜上的7天内的增殖情况。

3 结论

运用静电纺丝技术制得一种壳聚糖基的复合纳米纤维膜，通过对所制备的PLCL/CS纳米纤维膜表面形貌、力学性能、体外细胞相容性等方面进行表征，可以得出以下结论：该纳米纤维膜具有表面能高、孔隙小、力学强度与弹性优良以及生物相容性好的优点，有潜力应用于伤口敷料上。