一种基于压电效应的创伤敷料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压电效应的创伤敷料及其制备方法，所述创伤敷料包括封装材料、电极、压电材料、衬底和粘结剂。本发明专利技术所制备的基于压电效应的创伤敷料利用叉指电极对压电材料进行极化处理，增加了创伤敷料表面产生的异种电荷数量；通过压电材料随人体运动产生脉冲式电流，实现实时电刺激。本发明专利技术所制备的创伤敷料制备工艺简单，伤口愈合过程无需拆卸充电，可减少细菌滋生，降低感染率，缩短治疗时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的创伤敷料及其制备方法
本专利技术涉及压电材料应用领域，特别涉及一种基于压电效应的创伤敷料及其制备方法。
技术介绍
日常生活行动中，人类不可避免会因为意外伤害或外科手术在体表留下伤口。伤口愈合被认为是一个复杂的生物过程，与细胞增殖，分化和伤口周围的迁移有关。它可以分为三个经典阶段：炎症，新组织形成和重塑。这三个阶段没有明显的边界，并且彼此重叠。许多的因素可以中断伤口愈合过程，包括慢性疾病、血管功能不全、糖尿病、营养不良、感染、持续炎症、高龄、机械压力和神经病变等。这也就使得慢性创伤出现的机率较高，伴随而来的经济和社会成本也较高。使用创伤敷料可以加速伤口愈合的过程，在传统的伤口治疗中，绷带和纱布被广泛用作外部保护性屏障，但是它们仅仅是起到对伤口的消炎作用，不能有效地促进伤口愈合。尤其是对于糖尿病患者，血糖长期控制不良，组织液内含糖量高，存在小动脉、小静脉、甚至毛细血管病变等问题，伤口的愈合速度远比不上常人。也因此，愈合过程中的致命性感染很可能导致患者危在旦夕。为此，科研工作者在加速慢性伤口愈合方面开展了大量工作，例如清创术，物理疗法和功能性敷料。然而，这些疗法多是被动地参与愈合过程，鲜少有参与控制相关细胞的行为。目前市面上的创伤敷料也只是集中在最大程度地减少感染并增加伤口部位的组织液，起到杀菌消炎、降低感染的作用，从而加快伤口被动愈合的过程，并没有去主动刺激相关细胞从根本意义上促进伤口愈合。因此，需要一种能够促进皮肤细胞再生活性并积极参与皮肤再生的新治疗方法。十八世纪，Galvani发现受损青蛙的坐骨神经能够刺激另一侧大腿肌肉收缩，提出了动物电。其后，科研工作者发现在人类皮肤中也存在类似的现象，即在伤口处，由于跨上皮电位(TEP)的破坏，创面的离子浓度发生差异，从而产生了内源性电场。该电场会一直存在并保持直到皮肤再生过程完成为止。在创面愈合过程中，一方面，该电场存在抗菌的效果，能够促进免疫反应细胞的运动，如中性粒细胞、淋巴细胞、巨噬细胞以及单核细胞等。另一反面，内源性电场通过调节皮肤细胞行为并促进其再生活性而积极参与皮肤伤口的愈合，主要有刺激成纤维细胞增殖、分裂，提高转化生长因子β的受体水平，促进胶原蛋白和合成蛋白的生成，以及成肌纤维细胞的分化，角质形成细胞的迁移，血管的生成。文献“Electricalsignalscontrolwoundhealingthroughphosphatidylinositol-3-OHkinase-γandPTEN”，MinZhao，etal，Nature，Volume442，Issue7101,2006中进一步通过控制与伤口愈合相关基因的手段验证了内源性电场对伤口愈合的重要性。基于伤口处内源性电场的发现，医疗工作者提出使用电刺激设备对伤口进行治疗。电刺激疗法通过在伤口部位施加外部电场来模仿和增强伤口内源性电场的效果，从而加速与修复消炎相关的细胞向伤口中心定向迁移、增殖和分化，加快创面的愈合速度。然而，它的使用在临床操作中受到严重限制。早期，医疗工作者尝试将患者束缚在大型电力设备上，但操作复杂，电刺激时长十分有限，患者体验感不佳。同时，早期多使用直流电刺激。直流电刺激对伤口存在很大的副作用，长时间使用直流刺激，会在伤口处诱发电化学反应，改变伤口处的PH值，影响伤口愈合速度。为此，有关学者提出生物酶电池敷料，利用化学反应产生的自由电荷去刺激伤口处细胞增殖，解决了电刺激设备笨重、难以携带的问题。但是生物酶电池最多提供12小时的电刺激，患者需要不断更换敷料来延长电刺激的时间，导致伤口发炎感染的风险增加。因此，迫切需要专利技术一种可穿戴的自供电的柔性创伤敷料，实现在伤口部位实时产生非直流式电刺激，促进皮肤伤口愈合。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于压电效应的创伤敷料及其制备方法。本专利技术利用叉指电极对压电材料进行极化处理，所制备的创伤敷料可以无负担的贴覆在患者伤口表面，通过人体自然活动，实现充电，在伤口愈合的整个过程中无需拆卸充电；本专利技术制备的创伤敷料既能有效杀死有害细菌，避免感染，又促进了成纤维细胞的增殖分化，加速伤口愈合。本专利技术的技术方案如下：一种基于压电效应的创伤敷料，包括封装材料、电极、压电材料、衬底和粘结剂。所述封装材料为封装原料经过旋涂、烘干得到，厚度为1～2μm；所述封装原料为PDMS、PMMA中的一种或多种；所述电极为叉指电极。所述压电材料为无机压电材料、有机压电材料中的一种或多种。所述无机压电材料为BaTiO3、GaN、ZnSnO3、ZnO、锆钛酸铅、铌镁酸铅中的一种或多种；所述有机压电材料为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种。所述衬底为柔性衬底；所述衬底为云母片，购自泰元氟金云母有限公司，单片厚度为10～20μm。所述粘结剂为医用胶带、水凝胶中的一种或多种。一种基于压电效应的创伤敷料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)使用溶胶凝胶法制备压电材料凝胶；(2)将衬底置于匀胶机，打开匀胶机，取步骤(1)制备的压电材料凝胶旋涂于衬底的表面，将旋涂有压电材料凝胶的衬底进行热处理后，置于马弗炉高温退火，得到第一层压电材料；(3)将步骤(2)制备的第一层压电材料置于匀胶机，打开匀胶机，重复步骤(2)的旋涂、热处理及高温退火工艺，直至材料的厚度为800～1200nm；(4)将步骤(3)制备的材料未旋涂压电材料的一面固定于磁控镀膜系统的上靶盘，将电极掩膜固定于压电材料的表面，靶材固定于磁控镀膜系统的下靶盘，设置磁控镀膜系统的功率为35～45W，通入氩气，打开磁控镀膜系统，根据掩膜形状，在压电材料表面溅射形成电极，得到带有电极的创伤敷料；(5)在步骤(4)所制备的带有电极的创伤敷料溅射有电极的表面旋涂封装原料后，烘干即得封装的创伤敷料；(6)取步骤(5)所制备的封装的创伤敷料，去除电极两端指尖上的封装材料，用银浆在电极两端指尖上分别连接一根导线，即得未极化的创伤敷料；将两根导线的另一端分别与高压电源的正负极连接，打开高压电源对创伤敷料的压电材料进行高压极化，得到极化/未极化创伤敷料；(7)剪去步骤(6)制备的极化/未极化创伤敷料上的两根导线，并在剪去导线的两端指尖上滴加封装材料至其所在表面平齐，烘干，得到完全封装的创伤敷料，将完全封装的创伤敷料上有衬底的一侧与粘结剂贴合，得到基于压电效应的创伤敷料。进一步地，步骤(2)中，所述旋涂的条件为：以600～700r/min的速度旋涂5～10s，然后以3000～400r/min的速度旋涂30～40s；所述热处理是在烤胶机中进行，热处理温度为200～300℃，时间为10～20min；所述退火的温度为650～750℃，时间为10～20min。进一步地，步骤(4)中，所述电极掩膜购自柯宝原科技有限公司，所述电极掩膜为叉指电极掩膜；所述靶材为铂、金、银中的一种或多种；所述固定为胶带固定；所述氩气的流速为30～35sccm；所述溅射时间为1～5min；溅射压力为0.5～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压电效应的创伤敷料，其特征在于，所述创伤敷料包括封装材料、电极、压电材料、衬底和粘结剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的创伤敷料，其特征在于，所述创伤敷料包括封装材料、电极、压电材料、衬底和粘结剂。


2.根据权利要求1所述的创伤敷料，其特征在于，所述封装材料为封装原料经过旋涂、烘干得到，厚度为1～2μm；所述封装原料为PDMS、PMMA中的一种或多种；所述电极为叉指电极。


3.根据权利要求1所述的创伤敷料，其特征在于，所述压电材料为无机压电材料、有机压电材料中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的创伤敷料，其特征在于，所述无机压电材料为BaTiO3、GaN、ZnSnO3、ZnO、锆钛酸铅、铌镁酸铅中的一种或多种；所述有机压电材料为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的创伤敷料，其特征在于，所述衬底为柔性衬底；所述衬底为云母片，购自泰元氟金云母有限公司，单片厚度为10～20μm。


6.根据权利要求1所述的创伤敷料，其特征在于，所述粘结剂为医用胶带、水凝胶中的一种或多种。


7.一种权利要求1所述的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)使用溶胶凝胶法制备压电材料凝胶；
(2)将衬底置于匀胶机，打开匀胶机，取步骤(1)制备的压电材料凝胶旋涂于衬底的表面，将旋涂有压电材料凝胶的衬底进行热处理后，置于马弗炉高温退火，得到第一层压电材料；
(3)将步骤(2)制备的第一层压电材料置于匀胶机，打开匀胶机，重复步骤(2)的旋涂、热处理及高温退火工艺，直至材料的厚度为800～1200nm；
(4)将步骤(3)制备的材料未旋涂压电材料的一面固定于磁控镀膜系统的上靶盘，将电极掩膜固定于压电材料的表面，靶材固定于磁控镀膜系统的下靶盘，设置磁控镀膜系统的功率为35～45W，通入氩气，打开磁控镀膜系统，根据掩膜形状，在压电材料表面溅射形成电极，得到带有电极的创伤敷料；
(5)在步骤(4)所制备的带有电极的创伤敷料溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪尧进，蔡园园，聂长文，宋树，潘韩，李娣洁，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32