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创面敷料的发展趋势
中华烧伤杂志, 2019,35(1) : 8-11. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2019.01.003
摘要

理想的创面敷料应包括保温保湿、防治感染、促进愈合等作用,但目前临床上尚无完全理想的敷料。未来敷料发展趋向于具有多重功能,适应多种创面;利用组织工程技术,将自体或者异体活体细胞与生物敷料有机组合,达到良好的组织相容性和永久性覆盖创面的目的。智能化敷料的应用,利于实施更加个性化医疗,使创面治疗更为有效、优化和便捷。

引用本文: 郇京宁. 创面敷料的发展趋势 [J] . 中华烧伤杂志, 2019, 35(1) : 8-11. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2019.01.003.
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理想的创面敷料应该具有保温保湿、促进创面愈合、防治感染、保护创面、防止再次损伤、吸收渗液和舒适化等多种功能。但目前无任何一种敷料包含所有理想化的功能。因此,进一步研究应该着眼于功能性敷料的多样性、智能化。本文结合临床实际需求和敷料研究的进展,讨论未来敷料的发展趋势。

1 功能性敷料的发展趋势

所谓功能性敷料是指除了敷料本身基本特性和功能之外,还附加其他促进创面愈合、防治感染、防止瘢痕生长等功能。目前较多的功能性敷料是附加银离子、碘伏、溶菌酶的抗菌敷料,或是具有止血功能的止血敷料,而具有其他作用的功能性敷料较少。

银离子敷料是典型的功能性敷料,为银离子和不同功能的敷料组合。银离子释放能抑制创面细菌生长,达到抗感染作用[1]。但是敷料仅仅有抗感染作用显然是不完善的。创面愈合过程包括炎症期、增殖期和重塑期等。针对不同的愈合阶段,使用不同的功能性敷料,对于创面愈合的促进作用更为显著。深Ⅱ度烧伤创面治疗是较为棘手的,原因在于该类创面含有较多的坏死组织,自然溶解脱落需要2~3周时间,其间可能出现创面感染而导致创面加深。目前功能性敷料具有吸收坏死组织和抗感染的作用,但缺乏强有力主动溶解坏死组织的功能。菠萝蛋白酶具有很好的溶解深Ⅱ度烧伤创面坏死组织的能力[2]。设想将菠萝蛋白酶整合至敷料之中,持续溶解创面坏死组织,同时结合抗感染功能,制备成多重功能性敷料,或许能更有助于深Ⅱ度烧伤创面的愈合。

外用生长因子已广泛应用于多种创面以促进创面愈合。常用的水溶剂或凝胶剂型外用后极易流淌或被纱布吸收,剂量和作用时间难以保证。制成含有生长因子缓释系统的敷料应用于创面,可以更有效地发挥生长因子作用[3]。然而类似敷料临床上较为少见。此外,许多局部使用的创面外用药物如胰岛素、活血化淤药物、止痒止痛药物等,也可以与敷料结合,制备出多种多样的功能性敷料。

2 生物活性敷料的发展趋势

活性细胞敷料是利用组织工程技术,将体外培养的自体或异体皮肤细胞与胶原、6-硫酸软骨素、透明质酸、甲壳素等生物材料相结合,制备成含活性细胞的敷料。目的在于加速创面愈合、改善创面愈合质量甚至成为皮肤替代物。

将异体Fb种植在生物敷料上,以提供生长因子,起到诱导细胞增殖、分化和迁移,促进创面愈合的作用。类似产品有Apligraf®、安体肤等[4]。将自体表皮细胞种植在透明质酸膜等敷料载体上,如产品MySkin和Laserskin等,可以避免单纯自体表皮细胞皮片移植后易碎、抗感染能力差的不足,组织相容性好,可以长期生存。在小面积全层皮肤缺损创面上应用可以修复创面[5]

将自体KC和Fb种植在透明质酸膜片上,形成含有表皮和真皮的双层结构。典型的产品是将表皮替代物Laserskin和真皮替代物Hyalograft-3D结合,制备成人工皮TissueTech Autograft System,临床应用于烧伤和糖尿病足全层皮肤缺损的创面,达到永久性覆盖修复[6]

现有的活性细胞敷料或皮肤替代物缺陷也是显著的。主要是缺乏色素细胞、毛囊细胞、血管内皮细胞、汗腺细胞及皮肤附件功能,血管化能力较差,制备周期为2~3周,价格较贵。将干细胞作为种子细胞种植在皮肤替代物中,使其分化成不同的皮肤细胞,这样既能完成表皮的覆盖,又能部分恢复皮肤附件功能,完成暂时性敷料向真正意义的皮肤替代物转化,是今后组织工程皮肤和功能性敷料研究的目标之一。

3 智能敷料的发展趋势

近年来,智能敷料的研究和应用已成为创面愈合领域重点发展方向。将智能多聚物材料、传感器技术、微型药物储存和运输技术与智能多聚物材料整合成创面外用敷料,达到实时监测和传输创面信息、对创面变化智能化地反应、以及自行缓释给药等目的。除了一般敷料特性之外,智能敷料功能主要在智能监测、智能给药、智能调控3方面。

3.1 智能监测

创面微环境与创面愈合速率和质量密切相关。对于创面温度、湿度、pH值、氧含量、细菌生长等情况的监测,可以及时了解创面微环境的变化,并通过资料无线传输,实施远程医疗服务,达到创面处理便利化的目的。智能敷料的原理是利用敷料原料的特殊化学物理特性,能对创面变化发生响应反应。一类是将多种多聚物材料编制成水凝胶智能敷料,能对创面环境如酸碱度、体温、化学、光线、电场、切应力等变化发生反应,表现为水凝胶肿胀或收缩,并转化成其他可观察记录的信息[7]。另一类是直接将微型传感器与敷料整合成复合材料,通过传感器实时监控和传输创面变化的信息。

3.1.1 创面氧含量监测

创面氧含量是创面愈合的重要保证。创面局部适宜的组织氧分压为50~100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),过低或过高局部氧分压均不利于创面愈合。慢性创面多存在局部缺氧现象,采用局部高压氧舱或创面直接输氧可以提高创面局部氧含量。因此需精准了解创面氧分压状态,以便及时调整局部氧疗强度。使用具有氧含量监测功能的智能敷料是一种理想的选择。在一种用三维打印的高弹性材料编制的绷带中置入氧分子传感器,可以将氧含量转化成电流信号,用于监测创面氧含量的变化[8]

3.1.2 温湿度监测

温湿环境有利于保持细胞活力,促进细胞再生和上皮化。温度过低提示创面血运不良,而温度过高提示可能存在创面细菌感染和炎症反应。过高或过低的局部温度均不利于创面愈合。干燥易造成细胞脱水死亡,湿度过大易诱导细菌繁殖。连续监测创面微环境中湿度可以指导换药时间、帮助功能性敷料的选择。Hattori等[9]设计了一种多功能的复合智能敷料,含有多层结构,内置温度感应器,可用于监测创面温度变化。Mehmood等[10]则将温度、湿度和压力监测装置整合在一起,实时监测慢性创面的多种指标变化。

3.1.3 酸碱度监测

创面pH值是愈合过程中的一个影响因素,微酸性环境不利于创面细菌生长,有助于促进创面愈合。创面酸碱度监测可以了解创面愈合微环境情况,调整创面最适pH环境。主要采用的技术是将荧光或颜色指示剂编制在敷料内用于监测创面pH值变化。Tamayol等[11]利用藻酸盐纤维编织成pH感应器,组合成水凝胶敷料。通过敷料纤维颜色变化观察创面pH的变化,酸性时纤维变成黄色,碱性呈黑色。Sridhar和Takahata[12]在创面敷料中置入电感线圈,线圈之间为水凝胶。创面pH值的变化会引起水凝胶的膨胀或收缩,进而改变线圈的间距,引起电感的变化,可以直观地记录创面pH值变化。

3.1.4 感染监测

创面感染的监测非常重要。敷料整合色氨酸环戊烷,与创面细菌壁脂质A结合,导致硅胶的折射指数变化,通过记录荧光峰值变化而监测革兰阴性菌生长[13]。此类敷料只能监测革兰阴性菌生长情况。另一种方式是将可折叠式阻抗传感器植入敷料中,创面细菌生长改变创面的阻抗强度,记录创面阻抗光谱变化能反映创面细菌的生长情况[14]

3.1.5 ECM和生长因子监测

创面ECM和生长因子网络错综复杂,与创面愈合过程的关系尚未十分清楚。利用智能敷料实时监测创面生长因子的变化规律,有助于深入了解创面愈合的机制,并有针对性地指导创面用药。目前已有监测基质金属蛋白酶、尿酸、一氧化氮等指标的敷料或方法[15,16,17]。而其他创面细胞因子的监测还需要进一步深入研究。

3.2 智能给药

药物缓释系统早已应用于多种敷料。银离子敷料具有持续缓释银离子的功能,一般可以维持7~14 d。但这种缓释功能并非智能化,不能根据创面实际需求释放药物。智能化敷料通过感应器接收创面的变化信息,可自动调整敷料内抗感染外用药物、生长因子等药物释放。将热敏载体与敷料结合是常见的方法之一。在水凝胶敷料内装置热敏药物载体N-异丙基丙烯酰胺(NIPA),可以根据创面温度调节其亲水性。低于32 ℃为亲水性,高于32 ℃则变为疏水性。通过NIPA结构变化而调控药物的释放。一般而言,创面表面温度在32 ℃左右,创面温度升高预示可能伴有感染和炎症反应,需要予以抗感染外用药物。将藻酸钙水凝胶和温敏材料NIPA整合成新型智能敷料,具有保湿、防止微生物侵入的作用,敷料内温敏系统可以根据需求控制药物的释放[11,18]

3.3 智能调控

创面压力变化与创面愈合和瘢痕形成关系密切相关。创面负压治疗技术是调控创面压力以促进创面愈合最具代表性的进展。临床上多数负压治疗系统是先设定某一特定压力,在治疗过程中不能自动调节,有可能出现创面压力过高或过低现象。通过创面压力监测,实时智能化自动调节负压压力,可能是今后负压治疗进一步完善的目标之一。可喜的是国内已有智能调控创面湿度和压力产品。在负压敷料上安置湿度、压力传感器,通过蓝牙系统传输信息,再根据创面湿度、压力变化自动地调整创面湿度和压力。

压力智能调控的另一个潜在应用方向是瘢痕治疗。瘢痕形成的压力治疗需要随时调整压力衣或弹性绑带的张力,以维持适当的瘢痕皮肤表面压力,达到抑制瘢痕生长的目的。临床上一般是通过经验估计所实施的压力,缺乏监测手段。智能绑带和智能弹力衣实时传输压力信息,提醒并及时调整压力参数,是临床迫切需要的产品。有学者已设计出智能绷带,可远程监测外界对创面的压力,以及pH值、出血等变化,判断创面愈合情况[19]。希望能尽快将类似技术应用于烧伤瘢痕压力治疗领域,并增加自动调整压力功能。

此外,利用敷料材料本身特性调控创面压力是智能调控敷料的另一个研究方向。形状记忆聚氨酯(SMPU)是一种具有形状记忆功能的材料,可以控制材料变形和压力变化。通过静电纺丝技术将SMPU与纳米纤维垫(含有甲壳素和白凝胶)整合成伤口敷料,可用于缝合后伤口覆盖。甲壳素和凝胶有助于保温保湿,而SMPU可以控制敷料张力,辅助伤口收缩愈合,减轻伤口张力,减小伤口裂开和瘢痕形成的风险[20,21]

4 结语

总之,未来敷料的发展应该是在材料学、细胞生物学和智能技术的基础上,制备多重功能性敷料和皮肤替代物,并利用智能技术管理创面处理,实施个性化医疗,使创面治疗更为有效、优化和便捷。但是,也需要清醒地认识到,目前我们国内智能敷料的研究还很落后。亟须大力开发具有自主知识产权的智能传感生物敷料,对于提高我国烧伤和其他慢性创面治疗水平具有重要意义。这需要临床医师与基础科研、材料科研人员密切合作,根据临床需求不断地开发未来新型敷料。尽管任重而道远,但积跬步以至千里。

利益冲突
利益冲突

作者声明不存在利益冲突

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