外伤及外伤感染是临床多发病例,在伤口愈合的过程中如果不加以保护,各种微生物极易入侵伤口位置。这会造成细菌感染,导致伤口愈合困难,严重者甚至会组MG132研究购买织溃烂甚至死亡,给患者造成身体上的痛苦与经济上的负担。医用敷料可以充当伤口的防护屏障,用以覆盖伤口、吸收伤口渗出液,为创面的快速恢复创造有力条件。传统的医用敷料存在结构与性能单一、吸收渗出液能力较差、抗菌性能有待提高等问题。而且,在外科术后恢复或创口愈合的过程中,敷料需要及时的更换和清理。普通的敷料极易粘连创面,在更换时易造成二次创伤,对伤口的愈合造成不利影响。水凝胶具有较高的柔韧性和生物相容性,并且其溶胀性能较好,能够吸收伤口渗出液,为创口提供一个湿润的微环境从而加速创口的愈合。同时,具有滑弹状态的水凝胶不容易与创口发生硬性黏连从而避免更换时造成二次伤害。因此,具有良好阻隔性能和抗菌性能的易更换型敷料成为目前生物医用材料的研究热点之一。本课题基于壳聚糖及其衍生物构建了一系列的载药水凝胶及水凝胶纤维材料,并探究了其作为伤口敷料的应用潜能。对其形态结构、溶胀性能、水蒸气透过率、溶血性能、细胞毒性、抗菌性能及伤口愈合速度等进行了系统深入的研究,主要研究内容与结论如下:(1)为了构建具有抗菌效果和生物相容性的水凝胶敷料,以天然材料明胶(Gel)和壳聚糖(CS)为原料,加入天然抗菌材料积雪草提取物(CA),采用浸泡交联策略制备了明胶/壳聚糖载药水凝胶(CA-Gel-CS-T)抗菌敷料。对水凝胶的交联机理进行了深入的研究,并系统地探索了水凝胶的微观结构、理化性能以及积雪草的缓释性能、抗菌性能、细胞毒性、溶血性能及伤口愈合效果等。SEM图像证实水凝胶具有均匀的多孔结构,力学性能测试结果表明浸泡策略使水凝胶的压缩强度提高了10%～50%,溶胀率高达480%,水蒸气透过率可达1982 g·m~(-2)·d~(-1),药物释放持续长达216 h,最大累计释放量为74%左右,最大细胞活力值为1.27,溶血率值均低于5%,具有良好的生物相容性和血液Prosthetic knee infection相容性。对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有较强的抑菌能力。大鼠创伤模型愈合实验结果表明含有CA的水凝胶有助于加速伤口愈合。因而,该水凝胶敷料在伤口愈合和药物释放等方面具有巨大的应用潜力。(2)天然材料构建的水凝胶材料形变能力较差,为了进一步提升材料的延伸性能,使其满足关节、手指等部位的应用。采用互穿网络结构设计,结合了天然高分子材料的生物相容性优势与合成高分子材料的力学性能优势。利用环氧丙基三甲基氯化胺(GTMAC)将壳聚糖接枝改性为水溶性更好、抗菌性更强的季铵盐壳聚糖(QCS),并以丙烯酰胺(AM)为原料,加入生物活性材料槲皮素(QT),采用一步法构建了具有良好抗氧化及抗菌性能的半互穿网络水凝胶敷料(QT-QCS-PAM)。探究了半互穿网络水凝胶的交联机理,并系统地探究了不同QT浓度和QCS浓度对水凝胶的微观形貌、力学性能、流变性能、溶胀性能、水蒸气透过率、溶血性能、细胞毒性、抗菌性能、抗氧化性能及伤口愈合的影响。SEM结果显示水凝胶具有相互连通且尺寸均匀的多孔结构。机械性能测试结果表明QT-QCS-PAM水凝胶具有良好的弹性和韧性,其断裂伸长率高达800%。水凝胶的溶胀率高达565%,水蒸气透过率最高可达2986 g·m~(-2)·d~(-1)。在QT和QCS的协同作用下抑菌率高达99.9%,溶血率值均低于5%,细胞相对活力值高达1.6,自由基清除率最高可达48.1%。动物实验结果显示水凝胶能够加速伤口愈合。因此,该水凝胶具有优异的抗菌性能、良好的血液相容性、生物相容性、抗氧化性能以及加速伤口愈合的性能。(3)自粘附型水凝胶敷料便于使用、无需包扎,在QT-QCS-PAM半互穿网络水凝胶敷料的基础上,受海洋贻贝粘附性能的启发,将多巴胺(DA)加入QT-QCS-PAM水凝胶中构建了具有自粘附性能、多功能载药水凝胶(PDA-QT-QP)。并系统地研究了该多功能水凝胶的微观形态结构、力学性能、溶胀性能、粘附性能等。实验结果证实PDA-QT-QP水凝胶呈现均匀的多孔结构,且孔径随着QT与DA用量的增加而减小(最小孔径为0.5μm)。该水凝胶具有较高的吸水性能(溶胀率可达780%)、可粘附在不同材质的物体表面,粘附强力约为10 KPa,且具有良好的可清除性及较高的拉伸应变(高达1800%)。水凝胶的抗氧化性能可达67.3%,可清除伤口表面多余的活性氧,减轻炎症及对细胞的破坏。水凝胶的溶血率值均低于5%,相对细胞活力值高达1.62,显示出优异的血液相容性和细胞相容性。样品的抑菌率均接近99.99%,可有效地抑制伤口处细菌的繁殖。动物实验结果证明水凝胶能够有效地加速伤口愈合,在第14天时伤口的愈合率接近10PUN30119纯度0%。PDA-QT-QP水凝胶具有良好的血液相容性、较高的抗菌活性及促进伤口愈合作用,在伤口敷料领域显示出较大的应用潜力。(4)为了提高水凝胶的成型可控性与可加工性、提升水凝胶敷料的透气透水性能,本课题探究了将块状水凝胶制备成水凝胶纤维的技术路线,并进一步利用水凝胶纤维构建水凝胶非织造材料。结合水流涡旋柔性牵伸技术,实现了水凝胶纤维的连续制备。随后,纤维经过打碎、湿法成网、冷冻干燥、丝素蛋白(SF)交联、二次冷冻干燥成型等工序得到具有抗氧化性能和抗菌性能的水凝胶纤维非织造材料(QT-SQP-SF)。实验结果表明所有的水凝胶非织造材料的水蒸气透过率均高于2000 g·m~(-2)·d~(-1),溶血率低于5%,BCI值在15%～40%之间,相对细胞活力值最高可达2.13,样品的自由基清除率可达到86%,SF加固前后水凝胶纤维非织造材料均具有良好的抗菌活性,动物实验结果显示水凝胶纤维非织造材料能够有效地提高伤口愈合速度,且含有QT的样品愈合率较大。综上,水凝胶纤维非织造材料具有优异的血液相容性、凝血能力、细胞相容性、抗氧化抗菌性能以及加速伤口愈合的效果,作为伤口敷料具有很广阔的应用前景。