傷口敷料也智能

　　醫學和醫療的意義，除了治愈疾病帶來健康。隨著醫學的發展和新材料的應用，減少疾病和治療過程帶來的創傷和痛苦，也是其偉大的使命。于是有了內窺鏡，有了微創手術，有了膠囊胃鏡......在未來或許有越來越多的新技術，讓人類不再懼怕醫院，不再懼怕生病。

　　傷口敷料，是用于手術后、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（傳統敷料），被動覆蓋創面和吸收滲出物，為創面提供有限的保護作用； 相互作用型敷料，敷料與創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、允許氣體交換，從而為愈合創造一個理想的環境；阻隔性外層結構，防止環境中微生物侵入，預防創面交叉感染等；生物活性敷料，它既能吸收創面滲液，保證充分引流，又能將滲液部分保留代敷料中，維持一個仿效創面生理性愈合的局部濕潤環境，有利于傷口肉芽組織和上皮細胞再生，加速創面愈合。
　　傷口輔料的演進和發展是一個被動的過程，在醫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療器械，它是否能發揮其更重要的作用呢。

　　2016年，今日醫學新聞報道了一種可以象皮膚一樣拉伸的水凝膠的進展。科學家們一直致力于利用水凝膠的這些特性，希望能夠開發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zui近發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”。整合了溫度感應和藥池系統，這種水凝膠繃帶可以根據體表的溫度變化釋放藥物，內嵌的LED燈甚至可以在藥量低的時候電量提醒病人。
　　“電子設備往往又干又硬，但是人體卻又濕又軟。這兩套系統的屬性*天差地別，”麻省理工學院的機械工程師Xuanhe Zhao說。“如果想讓電子設備跟人體親密接觸，為健康監測和藥物輸送服務的話，就需要把電子設備做的柔軟有彈性以適應人體的環境。這也是發明可伸展水凝膠電子產品的動機。”
　　由水凝膠基質做成的包扎材料相比傳統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節部位。 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備，比如導電線，半導體芯片，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相應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。
“這種基質簡直是多面手，”團隊成員之一的Hyunwoo Yuk說。“zui特殊的能力就是，當傳感器感應到一些異常比如溫度的不正常上升，設備能夠即時從藥池系統選擇藥物，然后送藥到的位置，再通過水凝膠基質進行持續給藥。”

 
　　水凝膠已經證明可以作為藥膏有效醫療燒傷和皮膚病，但是根據研究者，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，作為植入電子設備的載體，比如葡萄糖感受器或者神經探針。

　　什么是水凝膠？
　　我們日常生活中的許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合的傷口敷料可以保持傷口濕潤并促進細胞再生。
　　來自美國馬薩諸塞州波士頓劍橋高分子集團的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行溶質轉運。它們還可以具有粘彈性且表面光滑。它們還對環境變化敏感。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、神經組織工程甚至器官生成等過程中發揮重要作用。
　　水凝膠的結構是其獲得成功的關鍵。它所具有的親水性聚合物鏈的物理或化學交聯使其可以容納或吸收水份高達其體積99%之多。
　　要合成水凝膠，形成其基礎的聚合物鏈要么是化學合成的，要么來自天然聚合物。可能是蛋白質，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用材料，直接影響患者傷口的愈合和醫療狀況的好壞，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、設計大關，更有臨床試驗大關。臨床試驗中確認其質量的安全性，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。
　　皮膚是人體*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境，使傷口潰爛，帶來嚴重的醫療后果。水蒸氣透過率是智能傷口輔料的關鍵指標之一，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、和皮下組織構成，是由以成纖維細胞為主的細胞體和以膠原纖維為主的細胞間質構成，表面整齊且平滑。當遭受外界灼傷、切割、手術等外傷或感染后，傷口的膠原纖維缺失或結構錯亂，傷口愈合的過程中，血漿蛋白滲入瘢痕間質，導致間質內流體量增加，進一步刺激血管及纖維組織增生。同時，傷口愈合創面表面角質層較薄，水分蒸發量較大。
　　對水蒸氣透過率進行質量控制，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，根據與標準參數的比對結果，再進行科學的工藝調整和生產方法優化。目前，行業標準規定的傷口輔料的水蒸氣透過率參數的方法有四種，即稱重法、紅外檢定法、動態相對濕度測定法和電解分析法。稱重法（Gravimetric Method）是在規定的溫度條件下，在試樣兩側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，再根據試樣的面積、厚度、稱量間隔時間以及試樣兩側的濕度差計算出材料的透濕性能參數。
　　水蒸氣透過率的測試方法

圖1. 稱重法試驗原理圖

　　由于稱重法是透濕性測試的仲裁方法，接下來筆者主要根據稱重法測試方法來介紹智能傷口輔料的水蒸氣透過率數據的測試過程。
　　測試儀器：Labthink濟南蘭光機電技術有限公司W3/030水蒸氣透過率測試儀，基于杯式法測試原理，是一款專業用于薄膜試樣的水蒸氣透過率測試儀，適用于塑料薄膜、復合膜等膜、片狀材料與醫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，達到控制與調節材料的技術指標，滿足產品應用的不同需求。該設備滿足多項國家和標準：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。根據傷口輔料的行業標準YY/T 0471規定，設置實驗，溫度為21℃±2℃；設置相對濕度為60%±5%，吹掃風速為0.5-2.5m/s。當試樣兩側達到滲透平衡，系統自動停機，并記錄測試結果，看是否符合企業生產質量管控標準或采購企業質量標準。

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參數。
　　粘性測試可以通過Labthink濟南蘭光機電技術有限公司CZY-G初粘性測試儀進行測試，適用于壓敏膠帶、醫用貼劑、不干膠標簽、保護膜等相關產品進行初粘性測試試驗。
　　剝離力測試我們可以通過Labthink濟南蘭光機電技術有限公司MED-01醫藥包裝性能測試儀進行測試。該儀器是一款專業用于測試各種醫藥用包裝材料力學性能的儀器；其超高的精度（0.5級）保證了測試的準確性；16種獨立試驗程序、多種規格力值傳感器、以及拉伸壓縮雙向試驗模式，可以滿足用戶的各種試驗需求。 
　　另外，有關藥物相容性及不揮發物的測試，也是新材料在走向臨床應用中必要的測試。在大面積推廣臨床應用之前，測試數據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提升和檢測儀器研發幫助客戶應對包裝新問題，助力新材料相關產業的品質安全。如果，您有新材料測試方面的問題，請關注Labthink蘭光公眾號“濟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。