醫(yī)學(xué)和醫(yī)療的意義，除了治愈疾病帶來健康。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和新材料的應(yīng)用，減少疾病和治療過程帶來的創(chuàng)傷和痛苦，也是其偉大的使命。于是有了內(nèi)窺鏡，有了微創(chuàng)手術(shù)，有了膠囊胃鏡......在未來或許有越來越多的新技術(shù)，讓人類不再懼怕醫(yī)院，不再懼怕生病。
傷口敷料，是用于手術(shù)后、外傷及其他損害中包扎傷口的用品, 用以覆蓋瘡、傷口或其他損害的材料。傷口敷料的種類有：被動型敷料(傳統(tǒng)敷料)，被動覆蓋創(chuàng)面和吸收滲出物，為創(chuàng)面提供有限的保護(hù)作用; 相互作用型敷料，敷料與創(chuàng)面之間存在著多種形式的相互作用，如吸收滲出液以及有毒物質(zhì)、允許氣體交換，從而為愈合創(chuàng)造一個理想的環(huán)境;阻隔性外層結(jié)構(gòu)，防止環(huán)境中微生物侵入，預(yù)防創(chuàng)面交叉感染等;生物活性敷料，它既能吸收創(chuàng)面滲液，保證充分引流，又能將滲液部分保留代敷料中，維持一個仿效創(chuàng)面生理性愈合的局部濕潤環(huán)境，有利于傷口肉芽組織和上皮細(xì)胞再生，加速創(chuàng)面愈合。
傷口輔料的演進(jìn)和發(fā)展是一個被動的過程，在醫(yī)療中扮演者配合和跟隨的角色。作為直接接觸傷口或患部的醫(yī)療器械，它是否能發(fā)揮其更重要的作用呢。
2016年，今日醫(yī)學(xué)新聞報道了一種可以象皮膚一樣拉伸的水凝膠的最新進(jìn)展?？茖W(xué)家們一直致力于利用水凝膠的這些特性，希望能夠開發(fā)出一種能夠模擬生物組織及其功能的“智能材料”。
美國的研究者們最近發(fā)明一種黏糊糊有彈性像凝膠一樣的材料。它可以用作“智能傷口包扎”。整合了溫度感應(yīng)和藥池系統(tǒng)，這種水凝膠繃帶可以根據(jù)體表的溫度變化釋放藥物，內(nèi)嵌的LED燈甚至可以在藥量低的時候電量提醒病人。
“電子設(shè)備往往又干又硬，但是人體卻又濕又軟。這兩套系統(tǒng)的屬性完全天差地別，”麻省理工學(xué)院的機(jī)械工程師Xuanhe Zhao說。“如果想讓電子設(shè)備跟人體親密接觸，為健康監(jiān)測和藥物輸送服務(wù)的話，就需要把電子設(shè)備做的柔軟有彈性以適應(yīng)人體的環(huán)境。這也是發(fā)明可伸展水凝膠電子產(chǎn)品的動機(jī)。”
由水凝膠基質(zhì)做成的包扎材料相比傳統(tǒng)的布料繃帶有著不勝枚舉的好處。它高度有彈性，可以隨意拉伸，從而可以用在身體的任何部位，包括向肘部和膝蓋這樣的關(guān)節(jié)部位。 這種類似橡膠的材料主要成分是水，可以植入一系列的電子設(shè)備，比如導(dǎo)電線，半導(dǎo)體芯片，LED燈以及溫度傳感器。
研究者們在Advanced Materials雜志上這樣描述這種包扎材料，他們的繃帶可以根據(jù)相應(yīng)部位的溫度針對不同部位的皮膚輸送不同的藥物。通過植入管道或者鉆孔，藥物能夠在膠體里自由流動。
“這種基質(zhì)簡直是多面手，”團(tuán)隊成員之一的Hyunwoo Yuk說。“最特殊的能力就是，當(dāng)傳感器感應(yīng)到一些異常比如溫度的不正常上升，設(shè)備能夠即時從藥池系統(tǒng)選擇指定藥物，然后送藥到指定的位置，再通過水凝膠基質(zhì)進(jìn)行持續(xù)給藥。”
水凝膠已經(jīng)證明可以作為藥膏有效醫(yī)療燒傷和皮膚病，但是根據(jù)研究者，它的作用并不僅僅局限于外用。理論上它也可以作用于體內(nèi)，作為植入電子設(shè)備的載體，比如葡萄糖感受器或者神經(jīng)探針。
什么是水凝膠?
我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多物品都具有水凝膠的特性，從軟性隱形眼鏡、安全(分隔符)套到一次性尿布。發(fā)膠、牙膏和植物水晶體都是用水凝膠制成的。海藻酸鈉水凝膠與蘆薈結(jié)合的傷口敷料可以保持傷口濕潤并促進(jìn)細(xì)胞再生。
來自美國馬薩諸塞州波士頓劍橋高分子集團(tuán)的Gavin Braithwaite指出，水凝膠是親水性的，可能含有80%或更多的水份，它具有滲透性并可以進(jìn)行溶質(zhì)轉(zhuǎn)運。它們還可以具有粘彈性且表面光滑。它們還對環(huán)境變化敏感。所有這些特性都使得它們具有多種功能。
因為能夠滿足多種功能的需要，水凝膠的未來一片光明，包括在脊髓再生、神經(jīng)組織工程甚至器官生成等過程中發(fā)揮重要作用。
水凝膠的結(jié)構(gòu)是其獲得成功的關(guān)鍵。它所具有的親水性聚合物鏈的物理或化學(xué)交聯(lián)使其可以容納或吸收水份高達(dá)其體積99%之多。
要合成水凝膠，形成其基礎(chǔ)的聚合物鏈要么是化學(xué)合成的，要么來自天然聚合物?？赡苁堑鞍踪|(zhì)，如膠原蛋白和明膠，也可能是多糖，如淀粉，海藻酸鈉和瓊脂糖。水凝膠的天然來源包括蝦殼和海藻。
智能傷口輔料走向臨床之前要做什么?
傷口輔料作為直接接觸傷口和患處的醫(yī)用材料，直接影響患者傷口的愈合和醫(yī)療狀況的好壞，其給藥方式屬于高危給藥。所以，從概念走向臨床，要跨越的除了有科研、設(shè)計大關(guān)，更有臨床試驗大關(guān)。臨床試驗中確認(rèn)其質(zhì)量的安全性，透氣性，合適的剝離力和粘性，合適的抗拉性能等都是非常重要的指標(biāo)。
皮膚是人體第一大器官，它需要呼吸和透氣，如果材料本身透氣性不好，容易造成皮膚或傷口組織的缺氧，或因傷口滲出的組織液無法滲透至外部環(huán)境，使傷口潰爛，帶來嚴(yán)重的醫(yī)療后果。水蒸氣透過率是智能傷口輔料的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其重要性源于水蒸氣透過在傷口愈合過程中的重大影響。人體皮膚主要由表皮、真皮和皮下組織構(gòu)成，真皮是由以成纖維細(xì)胞為主的細(xì)胞體和以膠原纖維為主的細(xì)胞間質(zhì)構(gòu)成，表面整齊且平滑。當(dāng)遭受外界灼傷、切割、手術(shù)等外傷或感染后，傷口的膠原纖維缺失或結(jié)構(gòu)錯亂，傷口愈合的過程中，血漿蛋白滲入瘢痕間質(zhì)，導(dǎo)致間質(zhì)內(nèi)流體量增加，進(jìn)一步刺激血管及纖維組織增生。同時，傷口愈合創(chuàng)面表面角質(zhì)層較薄，水分蒸發(fā)量較大。
對水蒸氣透過率進(jìn)行質(zhì)量控制，首先需要了解成品水凝膠智能傷口輔料水蒸氣透過率的參數(shù)，根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的比對結(jié)果，再進(jìn)行科學(xué)的工藝調(diào)整和生產(chǎn)方法優(yōu)化。目前，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傷口輔料的水蒸氣透過率參數(shù)的方法有四種，即稱重法、紅外檢定法、動態(tài)相對濕度測定法和電解分析法。稱重法(Gravimetric Method)是在規(guī)定的溫度條件下，在試樣兩側(cè)保持一定的水蒸氣濃度差，然后利用稱重傳感器或分析天平把透濕杯的重量變化“稱”出來，再根據(jù)試樣的面積、厚度、稱量間隔時間以及試樣兩側(cè)的濕度差計算出材料的透濕性能參數(shù)。
水蒸氣透過率的測試方法
圖1. 稱重法試驗原理圖
由于稱重法是國際透濕性測試的仲裁方法，接下來筆者主要根據(jù)稱重法測試方法來介紹智能傷口輔料的水蒸氣透過率數(shù)據(jù)的測試過程。
測試儀器：Labthink濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司W(wǎng)3/030水蒸氣透過率測試儀，基于杯式法測試原理，是一款專業(yè)用于薄膜試樣的水蒸氣透過率測試儀，適用于塑料薄膜、復(fù)合膜等膜、片狀材料與醫(yī)療等多種材料的水蒸氣透過率的測定。通過水蒸氣透過率的測定，達(dá)到控制與調(diào)節(jié)材料的技術(shù)指標(biāo)，滿足產(chǎn)品應(yīng)用的不同需求。該設(shè)備滿足多項國家和國際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 2528、GB 1037、GB/T 16928、ASTM E96、ASTM D1653、TAPPI T464、DIN 53122-1、JIS Z0208、YBB 00092003。
測試過程：
取Φ74 mm的待測試樣，放置在W3/030水蒸氣透過率測試儀透濕杯中夾緊，將透濕杯放于W3/030水蒸氣透過率測試儀內(nèi)。根據(jù)傷口輔料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY/T 0471規(guī)定，設(shè)置實驗，溫度為21℃±2℃;設(shè)置相對濕度為60%±5%，吹掃風(fēng)速為0.5-2.5m/s。當(dāng)試樣兩側(cè)達(dá)到滲透平衡，系統(tǒng)自動停機(jī)，并記錄測試結(jié)果，看是否符合企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)或采購企業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
圖2、透濕杯裝置
傷口輔料本身帶有一定的粘性，粘性太小容易脫落，需借助外力附著在傷口或患處。粘性太大會對傷口造成一定傷害，有可能會破壞本身就很脆弱的組織。材料的粘性和剝離力，也可以通過測試獲得相關(guān)參數(shù)。
粘性測試可以通過Labthink濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司CZY-G初粘性測試儀進(jìn)行測試，適用于壓敏膠帶、醫(yī)用貼劑、不干膠標(biāo)簽、保護(hù)膜等相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行初粘性測試試驗。
剝離力測試我們可以通過Labthink濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司MED-01醫(yī)藥包裝性能測試儀進(jìn)行測試。該儀器是一款專業(yè)用于測試各種醫(yī)藥用包裝材料力學(xué)性能的儀器;其超高的精度(0.5級)保證了測試的準(zhǔn)確性;16種獨立試驗程序、多種規(guī)格力值傳感器、以及拉伸壓縮雙向試驗?zāi)Ｊ剑梢詽M足用戶的各種試驗需求。
另外，有關(guān)藥物相容性及不揮發(fā)物的測試，也是新材料在走向臨床應(yīng)用中必要的測試。在大面積推廣臨床應(yīng)用之前，測試數(shù)據(jù)的獲得有利于減少臨床使用中的一系列問題。
Labthink蘭光，致力于通過包裝檢測技術(shù)提升和尖端檢測儀器研發(fā)幫助客戶應(yīng)對包裝新問題，助力新材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)安全。如果，您有新材料測試方面的問題，請關(guān)注Labthink蘭光微信公眾號“濟(jì)南蘭光包裝安全檢測專家”。后臺留言，我們會由檢測方面的專家為您答疑解惑。
