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新型医用敷料将迎发展期 盘点医用敷料最新研究进展

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医用敷料是用以覆盖疮、伤口或其他损害的医用材料。传统的医用敷料就是使用于伤口外的覆盖物,虽然对创面有保护作用,但在透水透气、阻止细菌进入、生物相容性等难以满足慢性和复杂伤口的治疗需求。



为了提供良好的伤口愈合环境、减少疤痕、并且增进使用者的舒适度,新型医用敷料近年来逐渐的取代仅能提供最简单的隔离保护作用的传统敷料。临床应用的多种新型创面敷料可加速创面修复,减少伤口感染、提高治愈率、缩短病程、减轻患者痛苦。



医用敷料发展历程



全球医用敷料的发展大致经历了两个阶段。



第一阶段是传统医用敷料。1867 年,约瑟夫•李斯特吸取了路易•巴斯德有关“高温灭菌”的相关理论,创建了无菌手术理论,并首次将消毒纱布应用于伤口护理。与此同时,以棉纱布制品为代表的“干燥透气”理论成为当时的主流。



19 世纪 70 年代末,脱脂棉卷开始在手术和牙科治疗中广泛应用;19世纪80 年代末期,强生公司成为世界上第一家生产灭菌医用敷料的生产商;1920年埃尔•迪克森发明了世界上第一款商业带胶类绷带“邦迪”绷带。20 世纪 40 年代,人们成功利用人造丝材料制成无纺布,美国Kendall公司成为第一家在商业上将无纺布用于替代医用纱布的公司;20世纪50年代-60 年代非织造布逐渐发展起来,一些纤维,如黏胶纤维由于价格相比棉纤维更为便宜,被广泛地应用于医用敷料。


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第二阶段是新型医用敷料。1962 年,英国皇家医学会 Winter 博士在动物实验中证实:在湿性环境下,伤口愈合速度是干性环境下的 2 倍。这一实验结论不仅为现代湿润创面处理理论奠定了基础,同时亦促进了湿性伤口愈合在护理技术及护理材料方面的应用。



1983 年,由美国施贵宝 ConvaTec 公司生产的第一代保湿水胶体敷料 DuoDerm被应用于慢性伤口护理;1989 年强生公司 Actisorb Silver 220 成为市场上第一个取得商业成功的含银敷料。



20世纪 90 年代以生物材料、银抗微生物材料、高分子材料、复合材料和人工合成材料等为原料合成的保湿敷料(生物活性敷料)开始出现,自此区别于传统敷料的新型敷料诞生并迅速发展。进入 21 世纪后,使用更方便、性能更优良的高科技医用敷料在欧美等发达国家得到快速发展。



近年来,材料学和工业学的快速发展使得创面敷料发生了划时代的变化,多种新型敷料应运而生,并被积极用于临床。



新型医用敷料的类型



新型医用敷料结合了生物、生理、手术、护理和营养等多方面的先进知识,同时把患者对敷料的物理、临床等各种实际需求应用到敷料的材质选择和形态设计中。



新型医用敷料按材质,可分为薄膜类敷料、水凝胶类敷料、藻酸盐类敷料、泡沫类敷料、水胶体类、药用类敷料。



(1)薄膜类敷料主要由聚氨酯类材料和脱敏医用粘胶组成,分内外两层,内层为未水性材料,可吸收创面渗液,外层材料具有良好的透气性和弹性。



薄膜类敷料特定是透明,便于观察伤口,能密切黏附于创面表面,有效保持创面渗出液,提供有利于创面愈合的湿润环境,促使坏死组织脱落,减轻创面疼痛会,缺点为吸水性能欠佳。



(2)水凝胶类敷料是将水溶性高分子材料或其单体经特殊加工形成的一种具有三维网状结构且不溶于水的胶状物质。与传统敷料相比,水凝胶敷料能够保持创面的湿润环境,在水气通透性、抗菌性、生物相容性及自体清创方面等具有明显的优势,具有广阔的应用前景。


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水凝胶类敷料能与不平整的创面紧密粘合,减少细菌滋生,加速新生血管生成,促进上皮细胞生长。水胶体类敷料比薄膜类敷料厚许多,胶层的厚度决定其吸收能力的大小,可吸收少量到中量渗液,不适用于渗出液多的创面。



(3)泡沫类敷料外层为疏水材料,内层为亲水材料。目前使用最多的材料是聚氨酯泡沫和聚乙烯醇泡沫。



泡沫类敷料具有多孔性,表面张力低,富有弹性,可塑性强、轻便,对渗出液的吸收力强,对氧气及二氧化碳几乎完全通透,可作为药物载体。



(4)藻酸盐类敷料主要成分取自海水中的藻类,它是利用藻类中类似纤维素的不能溶解的多糖藻酸盐制成的敷料。海藻酸可与金属离子结合形成盐,是各种金属离子的良好载体,常见的有藻酸钙盐、藻酸锌盐敷料。



藻酸盐类敷料比较柔软,容易折叠,敷贴方便,在创面上形成柔软类似凝胶的半固体物质,为创面提供一个湿润环境,提高表皮细胞的再生能力,加快表皮细胞移动。



(5)药用类敷料即用浸渍或涂敷方法将药物涂覆于敷料上,如软膏类敷料、消毒敷料,以及中药敷料等。



药用类敷料有保护创面、止痛、止血、消炎、促进新生肉芽组织及上皮细胞生长,加速创面愈合等功能。



我国新型医用敷料发展现状及前景


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相比于传统敷料,新型医用敷料可以缩短伤口愈合时间、减少医用敷料用量、缩短护理时间等,迎合患者要求,应用市场更广。在国内市场上,由于新型敷料价格高,市场普及比较慢,传统医用敷料仍占主导地位。但纱布、绷带等传统医用敷料消耗大量棉花,而产品效益却不高,附加值较低,利润空间较小,产品增长能力有限,因此研发出自主知识产权的高端新型敷料产品,才是中国医用敷料行业的发展方向。



从全球范围来看,传统医用敷料占整个医用敷料的50%以上。但是近年来,传统医用敷料增长趋缓,新型高端医用敷料正在迅速增长,正在逐步取代传统敷料地位。在欧洲新型敷料份额占比达到42%,其次是美国,占比为40%,而我国占比仅为3%。



据统计资料,中国每年有数千万人皮肤因意外事故和手术造成皮肤创伤。国内每年开展的烧烫伤、创伤治疗及外科手术超过千万台次,每年医疗费用约为千亿人民币,而烧烫伤、创伤治疗及外科手术的医用敷料,占整体费用的 3%以上,达 30 多亿人民币。



随着世界人口的老龄化,与老年人密切相关的褥疮、溃疡等慢性伤口护理成为一个日益严重的卫生问题,世界医疗卫生领域越来越重视研发高科技医用敷料。到 2030 年,全球 65 岁以上人口将增加到 9.7 亿人,西欧 65 岁以上人口将增长到 9950 万人,东欧则将增长到 2500 万人,美国将增长到 7150万人。



国际糖尿病联盟发表的全球糖尿病地图显示,全球约有4.25亿成人患糖尿病,预计到2045年,这一数值将达到6.29亿。15%的糖尿病患者一生中至少会得一次溃疡;每年因为糖尿病而截肢的患者至少有 100 万人;而在治愈后的糖尿病溃疡患者中有 66%的患者将在5年后复发溃疡;12%的患者在溃疡复发后截肢,而截肢患者中的70%是因为溃疡没有得到及时治疗。



全球人口老龄化、糖尿病溃疡和静脉曲张溃疡患病率的增长及肥胖症患者急剧增加是推动高端新型医用敷料市场快速增长的主要原因。



目前,我国企业在新型敷料的研发方面还处于起步阶段,国内市场上高端敷料产品主要来自欧美的行业巨头,国内本土企业的产品很少。随着医疗改革进程的推进以及中国逐渐步入老龄化社会,中国医用敷料制造行业即将迎来快速发展时期。



新型医用敷料研究进展



目前医用敷料的研究方向主要包括:通过改性或复合的方法,改善现有材料的不足,增强其作为敷料的性能;在材料上负载各种药物和生长因子,有效控制药物释放,同时达到伤口愈合及治疗作用;从患者角度考虑,尽量减少换药次数,减轻换药带来的痛苦等。



此外,为满足社会可持续发展,资源的可再生利用的需求,开发新型的可降解的生物材料并应用于医用敷料也是一大研究热点。



促进糖尿病伤口愈合



糖尿病伤口愈合是临床和研究中的难题之一。近日,上海交通大学医学院附属瑞金医院邓廉夫团队研究设计了一种具有抗菌和血管生成特性的可注射、自我修复以及基于粘多糖的水凝胶材料。该材料可用于糖尿病伤口的再生。





邓廉夫团队设计的可注射、自我修复水凝胶材料



实验团队通过多臂硫醇化聚乙二醇(SH-PEG)与硝酸银的配位交联制备水凝胶。由于Ag-S配位键的动态性质和Ag离子的杀菌作用,所得的配位水凝胶材料具有自我修复,可注射和抗菌特性。除此之外,实验团队还在水凝胶材料中加载了血管生成药物去铁胺(DFO),得到了一种多功能、易处理、抗菌且具有血管生成能力的水凝胶材料。



该研究以“An injectable self-healing coordinative hydrogel with antibacterial and angiogenic properties for diabetic skin wound repair”为题,发表于ACS Nano杂志上。


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此外,天津大学化工学院张雷教授课题组也在糖尿病伤口监测和促愈合方面取得最新进展,开发了一个多功能的两性离子凝胶创伤敷料作为一个光学传感器同时监测糖尿病伤口治疗的pH值和葡萄糖水。



这种多功能创面敷料与商业用十二指肠敷料相比,由于在糖尿病创面治疗中也表现出良好的促愈合能力,该多功能创面敷料为慢性创面管理开辟了新的前景。





多功能水凝胶敷料实时监测糖尿病伤口pH和葡萄糖示意图和定量分析过程



该成果以“A Multifunctional Pro-Healing Zwitterionic Hydrogel for Simultaneous Optical Monitoring of pH and Glucose in Diabetic Wound Treatment”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。



具有自我修复能力的水凝胶



赋予水凝胶材料自修复能力可以大大提高其使用寿命和功能性。国内外有不少研究团队将目光聚焦到具有自我修复功能的水凝胶,从而开发出新的创口敷料或生物医学设备材料。



澳大利亚国立大学(ANU)的一个团队开发了一种具有许多活组织特性的水凝胶材料,具有真实皮肤、韧带甚至骨骼的强度和耐用性。这种水凝胶可以自我修复,材质非常坚固,并且可以改变其形状。





澳大利亚国立大学团队开发的具有许多活组织特性的水凝胶材料



研究团队引入了动态化学键,这些键可使材料像皮肤一样自愈,也可以充当人造肌肉。水凝胶通常较弱,但这种新的水凝胶非常坚固,可以轻易举起非常重的物体,并且可以像人的肌肉一样改变其形状。



相关研究成果发表在《高级材料》上。



加速伤口愈合的敷料



皮肤损伤是人类最常见的身体损伤之一,由于踝关节、膝盖和手腕等部位运动和弯曲频繁,设计新型高性能的伤口敷料一直是现代医疗技术研究领域的热点。



哈佛大学的科学家与麦吉尔大学的研究人员合作,研发一种新的敷料,通过体热来加速伤口愈合。这种敷料用热反应性水凝胶制成,这种水凝胶具有机械活性、弹性、韧性、高粘性和抗菌性,研究人员将其称为“活性粘合剂敷料”(ActiveAdhesiveDressings,AADs)。





应用 AADs 进行体内创面愈合



研究人员在水凝胶上加入了银纳米颗粒和称为PNIPAm的热响应聚合物。该聚合物不仅具有疏水性,而且还可以在约90ºF(32ºC)的温度下收缩。



当应用于伤口时,水凝胶与皮肤强烈结合。此外,人体热量加热PNIPAm,导致凝胶收缩。粘附的下层皮肤与其收缩,快速有效地使伤口愈合。同时,大多数可能引起感染的细菌被银纳米粒子杀死。



相关研究成果以“Bioinspired mechanically active adhesive dressings to accelerate wound closure”为题,发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。



西安交通大学前沿院郭保林课题组研制出同时具有快速自愈合、良好机械性能、高粘合力、抗菌性能的可注射水凝胶敷料。该水凝胶的原位成胶和组织粘合性能可以快速封闭任意形状的伤口,并与伤口轮廓粘合,为其提供物理屏障并模拟皮肤的湿润环境,其止血性能和抗菌性能可以让伤口快速止血并防止伤口感染。




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西安交通大学颜值的多功能水凝胶敷料



与现有的伤口愈合敷料相比,这种多功能水凝胶敷料可以在止血,炎症,增殖和重塑方面促进伤口愈合。



该研究结果以论文以“Antibacterial adhesive injectable hydrogels with rapid self-healing, extensibility and compressibility as wound dressing for joints skin wound healing”为题,发表在国际知名期刊Biomaterials上。



止血水敷料



不可控出血是重大创伤和外科手术过程中经常遇到的问题。浙江大学医学院二附院欧阳宏伟教授和他的团队设计了一种仿生组织水凝胶粘合剂材料。这种材料可以在几秒内聚合并粘附。在紫外线光激活后牢固地粘合到湿生物组织表面。





止血效果图



研究人员通过对FDA认证的天然蛋白和多糖进行了改性,获得了成分仿生具有较强湿面组织粘附力和较强力学性能的Matrix Gel材料。



相关研究论文以“A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds”在线发表在Nature Communications杂志上。



新型敷料用电场来抑制细菌感染


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印第安纳大学医学院的研究人员开发出一种敷料,这种敷料使用电场来破坏生物膜感染他们发现,这种敷料不仅能成功独自对抗细菌,而且与其他药物结合后还能增强药物功效。这一发现可能给具有抗生素耐药性的细菌感染的治疗方式带来重大改变。



这种敷料方式还有助于防止未来出现新的生物膜感染。在接触体液如伤口渗出液或血液后,这种敷料会自动产生1伏特的电,不足以伤及或电死患者。



相关研究成果以“Electric Field Based Dressing Disrupts Mixed-Species Bacterial Biofilm Infection and Restores Functional Wound Healing”为题,发表在Annals of Surgery上。



总结


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随着人口的老龄化,糖尿病、肥胖等患病率的增长,高端新型医用敷料市场也将迎来快速增长期。但目前国内市场上高端敷料产品主要来自欧美的行业巨头,国内本土企业的产品很少,国内企业在新型敷料的研发方面还处于起步阶段。



近年来,材料学和工业学的快速发展使得创面敷料发生了划时代的变化,多种新型敷料应运而生,并被积极用于临床。希望在未来,我们能看到更多中国制造、中国创造的新型医用敷料!

来源:贤集网
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