（服装设计与工程专业论文）壳聚糖棉针织敷料的研究[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

r e s e a r c ho nc h i t i s o a i l c o t t o nk n i t t e ds u r g i c a ld r e s s i n g a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h et r a d i t i o n a lg a u z es t i l lo c c u p i e st h em a j o rp a nd r e s s i n gm a f l ( e t n s i i l f l u e n c ew a sa l m eb i g g e s t ；t h ea 即l i c a t i o nt i l n ew a st h e1 0 n g e s ta sy c t b e c a u s e t h em 粕u f a c t u r cc r a f ti ss i i p l e ；i t sp d c ci sc h e a p 王h nt h eg a 眦ec 跚n o tm a i n t a i l lt h e i n j l l r c da r c am o i s t n e 豁m o r e o v e r t h ep a 也。磐me a s 丑yi i l f c c t st h ew o u n dt h u g ht h e g a 配e n ed r 鹳s i n gw i ud 蛐a g ct h e n c wt i s 蛐ew h e ni ti sc h 姐g e d w i 也t l l et c c h n 自c a lp 伊皓s ，t l 埔b i o l o g i ld s 咖ga r i s 鹊ak i n d0 fn c ws u r g j c a l d r 髓s i n ga tt h eh i s t o r i cm 唧e m i ti sg c n e m u ym a n u f 灿r c db yt l l e a t u m lb i o l o g y m a t e r i a lo rt l l eb i o l o g i c a lm a e r i a ld 硎v a t i v e a tp r e n t ，t l l ec h i t o s 卸d r e s s i n g p r o ( 1 u c t i 衄g e m l l yu s c st h en o n w o v f a b r i ct e c h l o g y t h em 锄b f a n et e c h n o l o g y 0 rt h ef i l | 删衄f i n i s h i n go fo t h c ff a b r i c s t t l o u 曲t h ea m i b a c t c r i a lc a p 曲i l i t i e so f t h e s ed r c s s i n 擎a r cv e r y9 0 0 d ，m ep h y s i c a lp m p 掣e sc 蛆tm e e tt l l en e e do f w o m l d t h cu s ei sn o tc o n v e n j e n t ；i tc a nn o tp 加州d cab e t t e re n v i r o n m e n tf o rt h e w o u n d i nv j c w0 f 血e s ed e f i d e n d e s ，t l l i sp a p e ru s 髓t l l ec h i t 卸舳e ra i i 曲a c t e r i a l 姐d b i o l o 西c a la 。c o m m o d a t i n gc h a m d e r i s t i c s ，t sak i l l do fd 豁i n gb yc h i t o s a na n d c o t t o ni n l c r w e a v i n 岛a n ds t i l d i e s 也el l i t t j n gc r a f t ，p h y s i c a lp r o p e r t ya n db i o l o 舀c a l c h a r a c 蜘s t i ct 0t l l i sd r c s s j g n ei n t e 刑e a v i n gs p e c i m i st h ed o u b l e - d e c k e d 柳o - s i d e ds t n l 咖r e 弧ec o n t a c t f a c cw h i c hi sb e 呐e c nw o 岫da n dd r e s s i n gi sc 量l i t o s a 助e r i tc a nf u l l ye x e nt h e c h i t s o a 柚曲a c t e r i a l 锄dt l l eb i o l o 百c a la c m m o d a 血gm e r i t ；t h eo t h c rs i d ei st h e c o t t o n ，i t 咖i m p f a v et h es u 蝤c a ld r e s s i n gj n t e s i t y ，n e x i b i l i t y ，b r e a t h e 丘e l ya n d m a i n t a i n i n gm o i s t n e s s t h u s ，i t 咖曲l p m v et h ee n t i r co p e r a t i o n a lp e r f b 珈1 a n c co ft h e s u r 酉c a ld r c s s i n g f i r s t ，t l l i sp a p e r h a ss t u d i e dt h eb 1 d i n gc 骶c to f 丘b e f sw h i c h a r ct l l ec h i t o s a i la n d c o t t o n f m mt l l ey 啪t m 璐v c 塔es l i c e ，w e 啪痂mt h ec l l i t o s a l lf i b e rm o s t l y d i s t f i b u t e s 抽也eo u t e rl a y e fo fy 啪n l l sm o s tc h i t s o a l l 髓e r sw i l lc o n t a c t 也ew o u n d t h en e wt i s s u cw mb ed a m a g e dw h e nt l l ed r e s s i n gi sc h 髓g e d ，b e c a u s es o m ec o t t o n f i b e r h a se m b e d d e dt h en c wt j s s u e n c f e f o r e ，t h i sh n do fd f e s s j n gi s n ta d 叩t e d a f t e rc o n s u l t i n ga1 0 to fd a t u m 札di l l v e s t i g a t i n 函t l l er e s e a r c hd i r e c t i o h 嬲b e e n f i ) 【e do nt h ej n t c 聊e a v i n gl ( n i t b c c a u s em i s 妯do fs t m c t u r ec a l lr e a l l yr c a l i z et h e t w o s i d e de 仃c c t ，t h eb a c ky a mc a i ln o tb er e v e a i e d t u sd r c s s i n gm a yl e tt h ec h i t o s a i l 第1 章绪论 1 绪论 1 1 医用敷料的定义及其发展 1 1 1 医_ 时敷料的定义 医用敷料就是一类用于各种创伤，创口表面进行临时覆盖的医用材料，可使 之免遭细菌感染及其它外来因素的影响，起到保护创口、创面作用的医用卫生材 料”。 医用敷料在治疗有组织损失的人体皮肤损伤中，已得到广泛应用，品类繁多， 并在不断研究改进。医用敷料应具有控制和吸收渗出物、气体和水蒸汽透过力、 提供细菌阻抗层和组织生长环境、热隔离和传导、无毒和无刺激、机械性能及使 用方便等性质。 1 1 2 医用敷料的发展 在远古时期，人们就发现刨面覆盖后较不覆盖愈合效果要好，植物的叶子、 动物皮，甚至沙土、雪等都曾用来覆盖在人体创伤的表面，起到止血、保护受伤 部位的作用伽，这其实就是最早形式的敷料。迄今为止，影响力最大、应用时间 最长、目前仍占据绝大部分市场的是传统的纱布类敷料。 纱布类敷料一般是由棉花、软麻布和亚麻布加工而成，其优点是：保护创 面；有吸收性；制作简单；价格便宜。缺点是；无法保持创面润湿，创 面愈合延迟；敷料纤维易脱落，造成异物反应，影响愈合： 创面肉芽组织易 长入敷料的肉眼中，换药时可引起疼痛；敷料被浸透时，病原体易通过；换 药时，易损伤新生的组织：换药工作量大。 随着科学技术的发展，早期敷料所具有的保护和防止感染的简单功能已远远 不能满足医务人员和患者的要求。理想的创伤敷料应具有以下功能：能与创面 紧贴和有良好的亲合性，并能均匀、紧密地贴附在创面上；能防止液体和水分 的损失；抵御细菌入侵，防止感染；能吸收从创面流出的渗出液，且不会造 成敷料与创面之间的积液，减轻疼痛：促进肉芽和上皮组织正常生长，促使创 面愈合，不留疤痕：敷料应有一定的机械强度，柔软，不产生变形；透气、 透水蒸汽、保湿，生物相容性好嘲。 化学和高分子材料科学的发展为敷料的研制开发提供了新的材料，合成聚合 物作为烧伤敷料的医用研究已有几十年的历史，目前已被应用于敷料的合成材料 有聚乙烯、聚丙烯腈、聚已内酯、聚乳酸、聚四氟乙烯、增塑p v c 、聚乙烯醇泡 沫、硅橡胶泡沫、聚氨酯、多氨基甲酸乙酯和硅氧烷弹体等“1 。这些合成材料或 单独制成敷料用来处理伤口，或者与纤维素材料或天然生物材料一起制成复合敷 料应用。合成敷料主要有薄膜型、泡沫海绵型和水凝胶型等。使用合成材料制备 第1 章绪论 的敷料可以明显改善与伤口的粘结性能，且现在有很多合成材料的敷料可自行粘 贴在伤口上，省去了繁琐的包扎程序。但合成材料敷料对伤口渗出液吸收能力差， 因此不易保持刨面的干爽环境，不利于伤口愈合，另外，它的生物相容性也不太 理想。 生物敷料作为一种新型的医用创伤敷料应运而生。1 。它一般是直接利用天然 生物材料，如：人体自体皮、其它动物异体皮、某些深海植物，或利用生物材料 的衍生物，如：甲壳素敷料、动物胶原敷料、纤维蛋白敷料、藻酸盐敷料等。生 物敷料的优点主要是与人体相容性好，毒副作用小、抗原性低、有一定的透水性、 可减少创面的换药次数、降低菌落密度而有利于控制创面的感染，也可有效减少 新生肉芽组织的物理损伤，目前已成为各类创面敷料中的新宠。 1 2 课题的提出和意义 医用敷料可分成天然材料类、人工合成材料类两大类。壳聚糖纤维属于天然 生物材料，具有很好的生物相容性，现在全世界都在竟相开发其医用敷料产品。 而我国还处于起步阶段，与先进国家相比，还有相当差距。我国生物医用材料和 制品所占世界市场份额还不到1 ，而且在技术含量的档次上也较低。 目前壳聚糖医用敷料的生产普遍采用非织造布技术、成膜技术或者对其他纤 维织品进行壳聚糖抑茵功能整理。 目前对于壳聚糖非织造布的加工方法主要有抄纸法、针刺法及水刺法3 种嗍。 抄纸法生产速度快，产量大，但由于加入了化学助剂，产品手感硬，伏贴性不好。 针刺法具有加工流程短、产品柔软、吸湿性好及储存性能好等优点，但制成的产 品厚、强力低，因而使用起来不太方便，且成本也较高。水刺法所制成的产品具 有吸湿透气好及耐储存等特点，但是加工过程中耗能大，因而生产成本较高。 以壳聚糖溶液为原料生产医用敷料还有浸渍和成膜两种方法。浸渍法生产成 本较低，但产品手感偏硬，对人体生物组织吸收效果不好，疗效较差。成膜产品 疗效尚好，但保质期短，降解快，易碎裂，无法批量生产。 对其他纤维织品进行壳聚糖抑菌功能整理。整理的方法是用壳聚糖溶液对织 物进行涂层，涂层后的织物经过含有碱韵溶液处理。这样制得的敷料中的壳聚糖 不会被人体的排除液溶解掉，而能被生物组织缓慢吸收。但其技术要求高，反应 条件很难控制。 如何改善壳聚糖敷料的性能，提高它在临床医学中的使用价值是一个十分重 要的课题。本论文研究的内容是选择棉纤维和壳聚糖纤维，利用壳聚糖纤维良好 的生物相容性，使敷料在伤口愈合时贴着皮肤的壳聚糖纤维降解，使不贴着皮肤 的棉纤维容易剥离而不会损伤新生组织。这样敷料既能充分发挥壳聚糖的抑菌 第1 章绪论 性、生物相容性和促进伤口愈合等优点，又能满足敷料的物理机械性能。 1 3 壳聚糖医用敷料的国内外研究现状 我国利用甲壳素和壳聚糖的优良生物医学特性，将其作为医用材料的研究直 到2 0 世纪9 0 年代初才开始。其中。东华大学从1 9 9 1 年开始研究甲壳素医用缝合线、 甲壳素及壳聚糖医用敷料( 人造皮肤) ，并已申请了专利。目前国内有关甲壳素及 壳聚糖在医学上的应用报道很多，内容也涉及到各个方面。 青岛海洋大学和青岛医学院研制的壳聚糖人造皮肤很有特色，除了壳聚糖和 胶原蛋白掺用外，还加入了中药有效成分，收到了很好的效果。青岛海生生物工 程有限公司主要生产壳聚糖医用敷料、止血棉、壳聚糖医用纱线等，但其产品主 要销往国外，如瑞士制药。北京纺织研究院的孙玉山等人对不同分子量、不同脱 乙酰度、不同添加成份的壳聚糖医用复合材料的止血功能、抑菌作用做了研究， 现在他们正在研究对甲壳素进行化学接枝，以增强甲壳素纤维的强力，但据介绍， 经接枝后的甲壳素纤维其抗菌性可能会略有下降啪。吴清基、徐笑非等人对几种 壳聚糖敷料的制作方法及其临床效果作了研究聊。郑化等人对纤维素甲壳素共 混腠的结构表征与抗凝血性能作了研究”。为了改善用于人造皮肤的丝素膜的性 能，蒋宁英在丝素膜中力目入了不同比例的壳聚糖进行混合制膜，并证明了甲壳胺 的加入有利于改善丝素膜的性能。 1 9 3 4 年在美国首次出现了关于工业制各壳聚糖_ 自勺专利和制备壳聚糖膜、壳聚 糖纤维的专利，并在1 9 4 1 年制备出了壳聚糖人造皮肤和手术缝合线。从2 0 世纪7 0 年代开始，甲壳素和壳聚糖的研究重心从欧美移到了日本，2 0 世纪8 0 年代中期到 9 0 年代后期的十几年中，日本几乎每3 天就申请1 项专利。日本的许多食品和保健 品中都添加有壳聚糖或其衍生物。 s p a r k e s 等人“用壳聚糖。明胶和可相溶的增塑剂制成了一种人造皮肤，能 抑制伤口的收缩，防止严重烧伤的伤口产生硬伤疤。它也可制成薄膜而呈液体形 式，可以对伤口进行涂敷，伤口的低洼处和空隙都能流延到，液体干燥后即形成 薄膜，这对于大面积烧伤的治疗便于操作。另外，国外也有人用壳聚糖与肝素制 成复合聚糖生产的人造皮肤如b e s c h i t i n ( b c w ) 已付诸实用，其厚度为0 1 2 姗，具 有止血、止疼、抗溶化及促进表皮形成等功能。 第2 章甲壳索，壳聚糖及其应用 2 甲壳素壳聚糖及其应用 甲壳素 c h i t i n ，( 卜4 ) 一2 一乙酰胺基一2 一脱氧一b d 一葡萄糖 是一种天然生物 高分子聚合物，广泛存在于蟹、虾和昆虫的外壳及藻类、菌类的细胞壁之中，是 地球上最丰富的高分子化合物之一，其年生物合成量估计可达百亿吨之多，年产 量仅次于纤维素。甲壳素是继蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质后的人体第 六生命要素“。壳聚糖 c h i t o s a n ，( 卜4 ) 一2 一氨基一2 一脱氧一b d 一葡萄糖 是甲壳 素脱乙酰产物，也是迄今所发现的唯一天然碱性多糖。由于甲壳素壳聚耱具有 独特优异的物化性质、生物相容性和生理活性，可应用于工业、农业、食品、化 妆品、污水处理、贵重金属回收、医学、药学、纤维、功能膜材料等领域，特别 是在医药领域更有其广阔的应用前景“。 2 1 甲壳素与壳聚糖的制造过程 一般来讲，从虾壳和蟹壳中提取甲壳素比较方便。通常在虾壳和蟹壳中主 要有三种物质，包括以碳酸钙为耋的无机盐、蛋白质和甲壳素，另外还含有限量 的虾红素或虾青素等色素。甲壳素在虾、蟹壳中的含量则视其品种而不同，一般 含量在1 5 2 5 。从虾、蟹壳中提取甲壳素的工艺过程主要由两部分组成，第 一步用稀盐酸脱除碳酸钙：第二步用热稀碱脱除蛋白质，再经脱色处理便可得到 甲壳素。甲壳素再用热浓碱处理脱去乙酰基后，即得壳聚糖。甲壳素与壳聚糖的 制备工艺流程如图2 1 所示。原料虾、蟹壳用水洗狰后，用1 m o l 几h c l 在室温 下浸渍2 4 h ，使甲壳中所含的碳酸钙转化为氯化钙，溶解后除去，经过脱钙的甲 壳，水洗后在3 4 n a o h 中煮沸4 6 h ，除去其中的蛋白质，即得粗品甲壳素。 将粗品甲壳素在0 5 高锰酸钾中搅拌浸溃l h ，水洗后在6 0 7 0 的温度下于1 的草酸中搅拌3 0 4 0 i n 予以脱色，再经充分水洗和干燥，即可得到白色纯甲壳 素成品n 3 1 。 4 冼撬 越品 甲壳质 - - - - 洗漆 干慑 精卅甲壳质 t 冀色，于蔓 圈 竞簟蕾 t 图2 一l 甲壳素与壳聚糖的制备工艺流程 用上述方法制得的粗品甲壳素，在1 4 0 的温度下，用5 0 n a o h 加热3 h 黔 第2 章甲壳素壳聚糖及其应用 得到的白色沉淀物，经水洗干燥后即为壳聚糖成品。 纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，无 味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。 2 2 壳聚糖的结构与性能 2 2 1 化学结构和物化性能 甲壳素和壳聚糖的化学结构“”分别为： 国憾嚼静 囹2 2 甲壳素的结构式 图2 3 壳聚糖的结构式 由于分子间的强氢键作用，甲壳素分子易形成紧密的网状结构，因此甲壳素 只能溶于一些特殊的溶剂或溶剂体系如5 氯化锂一二甲基乙酰胺、六氟异丙醇 和六氟丙酮的一个半水合物、1 ，2 一二氯乙烷和三氯乙酸混合溶剂等，而这些溶 剂大多有毒，有的具有漕蚀性，污染问题不可忽视。壳聚糖则相对好很多，它能 溶于普通的有机酸或无桃酸溶液中，如2 m 0 1 l 的乙酸、柠檬酸、甲酸、羟基乙 酸、2 一羟基丙酸( 乳酸) 、顺丁烯二酸( 苹果酸) 、丙二酸、丙酮酸、2 ，3 一二羟基 丁二酸( 酒石酸) 、二氯乙酸、草酸等“”。因此壳聚糖比甲壳素应用更广泛。 壳聚糖具有可再生性与亲水性、生理适应性、可完全分解性、多功能反应性 和立体结构与手征性。表征壳聚糖物化参数主要有以下三个： 1 ) 乙酰度：乙酰度( 或脱乙酰度) 是表征乙酰化与脱乙酰化部分之间的平衡程 度。通过选择适当的脱乙酰度，可得到诸多不同的物理化学性质。“”。如在溶解 度方面，乙酰度决定了壳聚糖在稀酸中的溶解性，在5 0 脱乙酰度附近，其溶解 性为最佳态。 2 ) 分子量与分子量分布：壳聚耱分子量高低和其分散程度的大小，对材料的 物理机械性能如成膜性、成纤性与强度以及对生理活性的影响都至关重要。壳聚 糖的分子量测定通常用粘度法、光散射法和凝胶渗透色谱法( g p c 法) 。用粘度法 测定分子量的一个经验式为m a r k h o u w i n k 方程： n = l ( m 4 。壳聚糖k 和a 值与脱 乙酰度有关，脱乙酰度越大，k 值越大，n 值越小“”。可以定不同脱乙酰度壳聚 糖r k h o u w i n d 方程的k 和d 值。目前国内外根据产品粘度不同分为三大类： 高粘度壳聚糖，粘度大于1 0 0 0 i i l p a s ；中粘度壳聚糖，粘度为1 0 0 5 0 0 m p a s ， 低粘度壳聚糖，粘度为2 5 5 0 m p a s “”。 3 ) 结晶度：天然态的甲壳素是以a 和b 晶型存在，a 一甲壳素经化学处理 莨m。 疑。 o 麓k。 融卜 v 雇o 雉。 第2 章甲壳翱壳聚糖及其应用 可转变成b一甲壳素。a一甲壳素具有紧密的组成，大多数的晶区是逆平行链 状态排列，成片层状结构，它的重复距离为096砌啪1。b一甲壳素的晶区是平 行链状排列。不同晶型的甲壳素具有不同的功能，n一甲壳素通常与矿物质沉淀 在一起，形成坚硬的外壳，而b一甲壳素与胶原蛋白相联结，表现出一定的硬 脱乙酰度高低，或者再生与天然的，其结晶度几乎都在3035之间。2 2 2 生物相容性 根据对植入性医用材料的要求，对壳聚糖进行一系列毒理学研究。研究结果 证明壳聚糖具有无毒性、无刺激性、无免疫抗原性、无热原反应、不溶血、无致 料1 。 对于壳聚糖的毒理性研究早在1968年就有人做过实验，每天按189kg体重 计量的壳聚糖饲养小白鼠，对其生长不会产生危害，landes和bough也有类似 的报道。这些实验都为壳聚糖的安全性提供了有利的证据。 在对生物材料进行毒理学研究时，耐植入物与组织界面进行酶组织化学检测 是评价植入物对机体影响的重要的定量指标。植入物被植入机体后可引起机体 急、慢性组织反应，而植入物周围组织细胞群动力学鲍改变通常都伴有酶的变化。 在植入物与组织界面间经常能检测到水解酶和氧化还原酶的改变。水解酶来源于 溶酶体，与巨噬细胞和巨细胞的产生和吞噬功能有关；氧化脱氢活性的改变与植 入材料的特性有关。，因此通过对壳聚糖进行酶组织化学研究，可以进一步对壳聚 糖进行毒理学评价，确定其植入体内的安全性。结果表明壳聚糖的植入无毒性反 应，急性组织反应也较羊肠线小。 壳聚糖是一种天然的多糖类物质，在体内可逐渐被降解吸收。有研究对壳聚 程、吸收速度及组织反应。实验结果显示：壳聚糖线在植入体内后2周内，其强 度无明显变化，保证了缝合的组织顺利愈合，4周后开始缓慢降解，16周后才完 全被吸收。而且脱乙酰度越高，降解速度越快，从理论上讲通过工艺改进可控制 壳聚糖的降解速度。由于壳聚糖是多糖类物质，无毒副作用，对周围组织刺激小， 一点。由于壳聚糖降解完全，最终形成水和二氧化碳，没有异物残留，不会引起 异物性肉芽肿。可吸收生物材料在体内的吸收降解是一个复杂的过程，往往受材料的物理状态、几何形态、大小、分子量、ph等因素的影响。因此，同一材料文献报道的吸收速度差别可能很大。壳聚糖在体内被吞噬并被溶菌酶降解，最终生成葡萄糖 第2 章甲壳素壳聚糖及其应用 而被吸收，其降解吸收缓慢，需数月之久。t i k h o n o v 实验证实交联后的壳聚糖 的降解速度比未交联壳聚糖要慢数倍到数十倍，而且交联程度越高，降解吸收越 慢。”。 2 2 3 生物活性 壳聚糖对机体非特异免疫及特异性免疫均有不同程度的促进作用，可认为是 一种良好的免疫促进剂。壳聚糖与其他多糖一样，在其复杂的空间结构中含有高 活性的功能基团，表现出类似抗生素的特征，同时在体内具有免疫调节作用。 已有大量的研究探讨了壳聚糖在体内、体外对多种细菌的抑制作用。体外实 验发现，壳聚糖能抑制多种细菌的生长和活性。意大利a n c o n a 大学医学院生化 所的研究表明，壳聚糖能够抑制细菌等多种体外培养的病原微生物。电镜超微结 构显示，这些与壳聚糖共同培养的病原微生物的结构发生了显著的变化，提示壳 聚糖作为一种良好的外科伤口敷料。中国肉类食品综合研究中心的研究表明，在 p h 5 5 和p h 6 5 两种条件下，壳聚糖对大肠杆菌、金黄色惹萄球菌、鼠伤寒沙门 菌、李斯特单核细胞增生菌核小肠结肠炎耶尔森菌等的生长有不同程度的抑制作 用。 壳聚糖对机体细胞的影响及表现在：粘附作用、激活和促进作用及抑制作用 三个方面。文献报道较多的是壳聚糖的细胞粘附作用，主要是指对红细胞和肿瘤 细胞盼牯附作用，这直接与其止血、抗肿瘤转移等生物功能有关。对机体细胞的 激活作用也许是壳聚糖及其衍生物最让人感兴趣的一个生物特性，这个特性是使 其具有免疫调节、促进仓面愈合等作用的主要原因，此外还表现在对培养细胞生 长的影响。一些研究发现：壳聚糖及其衍生物能激活巨噬细胞、腹腔渗出细胞、 肌细胞等；壳聚糖能诱导一些细胞因子如i l 一】、干扰素、臣噬细胞集落刺激因 子、肿瘤坏死因子等的产生，通过这些因子的作用还可影响其他一些细胞的功能， 如淋巴细胞活性、成纤维细胞的功能、内皮细胞的功能等。 壳聚糖及其衍生物对凝血功能有调节作用，其影响表现在两个方面：一是壳 聚糖本身具有止血作用；二是壳聚糖的某些衍生物具有抗凝血功能，取决于其化 学结构和相对分子量。 壳聚糖不仅具有与膳食纤维一样的特性( 粘滞度高，在上消化道不易被吸收、 吸水性高，而在下消化道吸水性低) ，而且还在于它含有氨基，在体外试验的低 p h 条件下通过离予键作用能与一系列阴离子如胆子酸或游离脂肪酸结合。这些 特性都决定了壳聚糖在降胆固醇方面有重要作用和广阔的应用前景。 壳聚糖及其衍生物具有止血、止痛、抑 x 第2 章甲壳索壳聚糖及其应用 面愈合的重要价值和在创面治疗中的重大意义。 壳聚糖及其降解产物与关节滑液成分的合成有关，这些成分包括软骨素、硫 酸软骨素、硫酸皮质素、硫酸角蛋白和透明质酸，这些物质对于关节软骨的营养 是必需的。 2 3 壳聚糖在医药方面的应用 壳聚糖是甲壳素的主要衍生物，其制备简单，来源丰富，易被生物降解为 无毒小分子化合物氨基葡萄糖，因此越来越受到人们的重视。壳聚糖与器官、组 织、细胞具有良好的生物相容性，在动物组织中可消化，导致生物自我保护性蛋 白如溶菌酶等水平的提高，同时，壳聚糖的酶降解速率也可以用其n 一乙酰基基 团的结构及其取代度加以控制。壳聚糖经毒性、诱变性、致热性、溶血性、变态 反应等一系列试验，证明对人体无毒、无刺激，是一种非常安全的机体用材料。 以上特征使壳聚糖及其衍生物可作为愤床上生物医用材料和医药控制释放材料。 2 3 1 壳聚糖在医用敷料方面的应用 从甲壳素与壳聚糖的大分子结构上来看，它们既具有与植物纤维素相似的结 构，又具有类似人体骨胶原组织的结构。因此它们与人体有着极好的生物相容性， 可被生物体内的溶解酶分解而吸收。实验证明甲壳素、壳聚糖对金黄色葡萄球菌、 表皮葡萄球菌、大肠埃希氏菌、绿脓假单胞菌、白色念珠菌等均有抑制作用，特 别是对革兰氏阳性细菌效果显著。以甲壳素、壳聚糖为原料制备的纤维，由于具 有生物活性、生物降解性、生物相容性、无毒、免疫抗原性小等特殊性能，从而 产生了抑菌、消炎、止血、镇痛、促进伤口愈合等优良的生物医学功能，而被广 泛用于制造特殊的医用产品。 a 医用纤维纸 现在，外科手术常用纸代替纱布贴于人体组织表面，由植物纤维或合成纤维 制成的纸容易引起炎症，甲壳素有消炎作用，用甲壳素纤维抄造的纸既柔软，又 消炎，故是理想的材料。 抄纸用甲壳素纤维，纤度宜在1 0 n d 。以下，这样可不加胶黏剂靠自身黏性就 能成纸。纤维长度不超过3 0 硼，这样在水中的分散性好，使纸的密度均匀。制 造纤维不能用干燥的甲壳素，否则抄造的纸的机械强度很低。 按上述要求制造的甲壳素纸嘲3 ，呈多孔状，具有良好的透气性和吸水性，是 极好的医用材料，只是成本较高。 b 壳聚糖非织造布 由于壳聚糖非织造布“1 透气透水性能佳，适合于较大烧伤烫伤面及渗出液较 多的患部。取高黏度壳聚糖，用2 的醋酸溶液配成3 浓度的壳聚糖溶液，过滤 8 第2 章甲壳素，壳聚糖及其应用性能较好等特点决定了它们可成为极有希望的酶和细胞固定的载体材料。把壳聚 糖溶液涂覆在无机颗粒上制成载体，再将酶固定在此载体上，固定率高达9 0 左 右，酶活性接近相应的游离酶，耐热性却比相应的游离酶好得多，可稳定使用几 该产品的耐热性，目前可用甲壳素及其衍生物固定的酶有胃蛋白酶、转氨酶等。 2 4 4 废水絮凝委菇霁韩 雾来隋寓单枢混纺纱线从混纺纱的切片上看涔溺湎坦霭旧谨嶂用隋吁疆嘣 涝潲期嘲f ；馐囊蔫差菇鑫豁茸重篇翟臻警骂蠢黼强错鼙；靼的箱鞑二踣嚣到萎 蚕匝研罄；强噶溜强。攫您鲥朔在纺；戮州由图印j 冠帮矧剩舶# 雷葡啦崮够辩i 帛鹚毹崩到副謦i 嘴强馐爨甄鬟翟燃嫡；j 赫募函箱酣二1 掰罐絮滏。丽茎薹羹 设计与织造 3 4 1 机织敷料试样的织造 根据前文的讨论，要充分发挥壳聚糖纤维的抑菌功能和生物相容性，所设计 的织物应采用双面组织。 我们把织物正面为一种纱线，反面为另一种纱线的组织称为双面组织。目前 常用的双露组织主要有管状组织、表里接结组织、表里换层组织以及经面缎纹和 纬面缎纹。 ( 一) 管状组织 1 管状组织定义：利用一组纬线在分开的表里两层经线中，以螺旋形之顺 序，相间地自表层投入里层，再自里层投入表层而形成的圆筒型空心组织。 2 管状组织构成原理：管状组织由两组经线和一组纬线交织而成，这组纬线 既作表纬又兼作里纬，起着两组纬线的作用，它往复循环于表里两层之间；该组 织的表里两层仅在两儡边缘相连接而中闻截然分离：表里两层的经线呈平行排 列，而表里两层的纬线则呈螺旋形状态。 x 第3 章壳聚糖，棉敷料的制各 格的纱线。本论文所用的壳聚糖纤维是由浙江舟花生物科技发展有限公司生产 其性能如表3 1 所示。 本论文所用壳聚糖纤维的横截面呈椭圆形，纤维切片图如下所示： 图3 1 壳聚糖纤维横截面 3 2 混纺纱线的纺制 影响混纺纱中纤维径向分布的主要因素是纤维的长度、细度和初始模量。前 两者的影响很大，而后者墩响较小。当长度和密度不同的纤维进行混纺时，一些 长而细的纤维易向纱的中心转移，而那些短而粗的纤维易于分布在纱的表面。 本论文所用的混纺纱线是在无锡长安化纤纺织厂试纺的。本试验选用棉纤维 的纤维平均长度为3 0 衄，平均细度为1 8 3 d t e x 第3 章壳聚糖，棉敷料的制各 减少纤维损伤，使纤维原料之间均匀混合，降低断头，提高成纱强度和均匀度“。 壳聚糖纤维是一种科技含量较高的新型纤维原料，由于纺制高档产品，所以 采用精梳棉条与其混合。试纺时原料的数量较少，难以在清棉机上成卷，所以开 清棉工序的棉卷是用人工铺制的。采用的纺纱工艺流程“”如图3 2 所示。 3 2 2 主要的纺纱工艺参数 a 梳棉 由于在试纺中所用的壳聚糖纤维较粗，强度较低，纤维之间的抱合力较小， 但纤维原料中不含杂质，混用的棉纤维又是精梳棉条，因此，梳棉工序的主要任 务就是分梳纤维，着重解决成网、成条比较困难的问题。采取的主要技术措施如 下：一是适当降低锡林和刺辊的转速，调整锡林与盖板之间的隔距，在保证合理 分梳的前提下，减少纤维损伤和棉结；二是选用适当的生条定量和道夫速度，减 少棉网张力，在梳棉机道夫输出部分加装皮圈导条装置，便于成网、成条和引条 顺利。其主要工艺参数见表3 2 。 。菇。雾表3 2 梳棉丰要工艺参数， 名称 刺辑自$ 紫茹镊 逮度 道失逮目昏 “盖孽砸距 张力牵伸生条定量 ( r m i n _ )( r m i n l )( r m i n - 1 )( 2 & 4 岫)倍 g ( 5 m ) 1 条件7 2 0 3 0 01 8 1 0 9 8 8 9i 4 4 2 1 b 并条 。 。 壳聚糖纤维表面光滑、回弹性差、抱合力差，车速应适当降低，可防止缠绕 罗拉、胶辊。并条定量偏大掌握，通过加大并条张力牵伸倍数，可解决熟条发硬 和圈条不良的问题。适当放大罗拉隔距，可改善条干水平。为了充分混和，对壳 聚糖纤维先预并再进行二道混并( 带自调匀整) 。并条的主要工艺参数见表3 3 。 表3 3 并条主要工艺参数 工序隔距4总牵伸后荦伸前罗拉线速度定量 m倍 倍 ( m m in - 1 ) g ( 5 m ) 。 头并1 0 1 87 6l t 41 8 52 2 二并 l o 1 88 81 2 51 8 52 0 c 粗纱 粗纱采用低速度、大捻度的工艺原则。粗纱定量为5 9 1 0 m ，粗纱捻系数由 7 3 增至8 5 ，粗纱外观光滑，毛羽少。实践证明，较大的粗纱捻系数对降低成纱 粗节，提高成纱条干水平将起到重要作用。后区牵伸倍数掌握在1 1 8 倍，罗拉 隔距适当放大。为减少意外伸长而造成细节，导条张力不宜太大，卷绕张力不宜 过大。其主要工艺参数见表3 4 。 第3 章壳聚糖，棉敷料的制备 由管状组织的构成原理可知，若用壳聚糖纱线和棉纱织造出双层织物，这两 种纱线必须一组作表经，一组作里经，但由于壳聚糖纱线的强力较低，不适合作 经纱。并且，如用管状组织做敷料，不能根据伤口大小而随意剪裁敷料，因为管 状组织是圆筒型的空心状，剪开后袁里层便会分开，所以管状组织不符合我们的 要求。 二) 表里接结组织 1 表里接结组织定义：依靠各种方法，使分离的表里两层构成一个整体的织 物，其相应的组织称为表里接结组织。 2 ，接结方法的分类 接结双层组织的接结方法可分为以下几种： ( 1 ) 里经提升与表纬交织形成接结。这种接结方法称为“里经接结法”或称 “下接上”接结法。 ( 2 ) 表经下沉和里纬交织形成接结。这种接结方法称为“表经接结法”或称 “上接下”接结法。 ( 3 ) 里经与表纬交织，同时表经与里纬交织，共同形成织物韵接结。这种接 结方法称为“联食接结法”。 ( 4 ) 采用附加的接结经线与表里纬线交织，称为“接结经接结法”。 ( 5 ) 采用驸加的接结纬线与表里经线交织，称为“接结纬接结法”。 由按结组织的接结方法可知，若要使织造的敷料一面为壳聚糖，一面为棉纱， 同管状组织一样，需要壳聚糖纱线来做经纱，这也会给织造带来困难，所以表里 接结组织也不符合我们的要求。 ( 三) 表里换层组织 表里换层钓双层组织。是当织物作为服用织物对，沿织物花纹轮廓处调换表 里经纬的位置，同时将双层织物连接成一个整体。这种组织也不符合我们设计思 路的要求，因为在这种织物的一面，可能会存在好几种纱线，而我们要求在织物 的一面只有一种纱线。 ( 四) 经面缎纹和纬面缎纹 缎纹组织的特点，在于其经线或纬线在织物中形成一些单独的、互不连续的 经组织点或纬组织点，这些单个组织点分布均匀，并为其两旁的另一系统丝线的 浮长线所遮盖。缎纹组织有经面缎纹和纬面缎纹之分。织物正面呈现经线浮长的 称为经面缎纹，织物正面呈现纬线浮长的则称为纬面缎纹，缎纹组织其正反面经 纬互为效应。 综合以上。考虑到壳聚糖纱线既不能作经纱，又要使壳聚糖为贴皮肤的一面， 本论文选择缎纹组织作为实验所用组织。用壳聚糖纱线作纬纱，棉纱作经纱。这 第3 章壳聚糖，棉敷科的制各 样既避免了壳聚糖纱线作经纱，又使所设计织物的一面( 纬面) 为壳聚糖纱线，另 一面( 经面) 为棉纱线，这符合实验设计思路的要求。 常用的缎纹组织有5 枚、8 枚、l o 枚、1 2 枚、1 6 枚、2 4 枚等，随着组织循 环数的增大，穿综的难度增大，生产效率也随之降低，所以尽量选择组织循环比 较小的组织，本论文将试验所选用的组织初定为5 枚和8 枚缎纹组织。 田 图3 45 枚3 飞缎纹组织图图3 58 枚5 飞缎纹组织图 由5 枚纬缎和8 枚纬缎的组织图可知，5 枚缎纹纬面的纬浮长为4 ，而8 枚 缎纹纬面的浮长则为7 。也就是说，在同一纬上，5 枚缎纹的纬面每两个经组织 点的间隔为4 个纬浮长，而8 枚缎纹每两个经组织点的间隔则为7 ，即在相同( 经 纬密度相同、织物面积相同) 条件下，5 枚缎纹纬面经组织点出现的频率要高于8 枚缎纹，这样所制成的敷料由于棉过多的和皮肤接触，在去除敷料时和伤口粘连 的可能性大，所以本文选择8 枚缎纹作为试验所用的组织。 8 枚5 飞缎纹和8 枚3 飞缎纹的差别主要是经( 纬) 组织点在纬( 经) 面的所形 成的斜向不同，这对服用织物来说会有影响，但对本试验来讲，并没有什么影响， 所以这两种组织中的任意一个都可满足试验的要求，本文选择8 枚5 飞缎纹作为 试验所用的组织，壳聚糖纱线作纬纱，棉纱线作经纱。这样织物的纬面为壳聚糖 纱线，经面为棉纱线，形成了壳聚糖棉的机织复合敷料。 a 试织设备 全自动剑杆梭织打样机s l 7 9 0 0 ( 台湾硕奇实业股份有限公司制造) 。该打样 机的特点是：从投纬、选色、提综到卷取等皆为全自动操作，所打样品的品质 控制非常精密，打样速度可按需要作适当调整，与传统人工打样机相比，省时又 省力。打样宽度：1 0 英寸( 2 5 4 c m ) ；纬纱：最多可达6 色；经密：根据不同 筘号确定：纬密：最高可达5 0 0 纬1 0 c m ；综框数2 0 。 b 机织敷料试样的设计方案 具有弹性的绷带敷料，采用强捻的棉股线做经纱，高特数单纱做纬纱，这种 织物的经向弹性伸长可达5 0 ； ，适宜包扎伤口。故本论文所设计的敷料经纱采用 4 0 2 n 。强捻棉股线：纬纱采用纯壳聚糖单纱，该纱线购于上海高纯生物材料有限 公司，其线密度为3 2 ，断裂强力为2 2 0 n ，断裂伸长率为8 2 。 c 工艺参数计算 ( 1 ) 棉股线的直径： 棉股线的直径d - c 、 厂 第3 章壳聚糖，棉敷料的制各 图3 6 织物上机图 e 试样的织造 本试验所用的是s l 7 9 0 0 型全自动剑杆梭织打样机，该机由电脑控制，只要 在电脑里输入该组织的纹板图而不用钉纹板。因为所设计的小样穿综时采用顺穿 法，所以在电脑里只要输入8 枚5 飞纬面缎纹的组织图就行。该打样机能自动控 制织物的纬密，比传统的人工打样准确的多。但由于壳聚糖纱线强力的关系，在 织造的过程中断纬现象还是比较多，故应采用低速打纬。 3 4 2 针织敷料试样的织造 a 针织物的特点 ( 1 ) 有较大的伸缩性 针织物在编织中是由线圈套结而成的，线圈排列之间有一定的间隙，线圈本 身也有一定的余量，当受到外力拉伸时，织物可以伸长；外力撤除后，又可恢复 原状。针织物的伸缩性既可适应人体各部位的动作变化，又能保持织物原有的形 态。 ( 2 ) 有较好的柔软性 针织物在编结中使用的纱线捻度和编织密度都比较小，所以其质地柔软，使 用起来十分舒适。 ( 3 ) 有很好的吸湿性和透气性 由于针织物的线圈套结之间有较大的空隙，有利于透气、排湿，在使用过程 中令人感到舒爽。 b 针织敷料的组织设计 如上文所述，本论文所要求的织物至少是双面组织。这样壳聚糖纱线才能完 全发挥它的抑菌性和生物相容性，另一种纱用来增加织物的强力。目前常用的双 面基本组织有： ( 1 ) 罗纹组织 罗纹组织是双面纬编织物的原组织，它是由正面线圈纵行和反面线圈纵行， 以一定组合相间配置而形成的组织。但是罗纹组织的每一横列由根纱线编织， 第3 章壳聚糖，棉敷料的制各 既编织正面线圈又编织反面线圈。所以单纯的采用这种组织无法满足设计需要。 ( 2 ) 双反面组织 双反面组织也是双面纬编组织中的一种原组织，它是由正面线圈横列与反面 线圈横列相互交替配置而成。连接正、反面线圈的是圈柱部分，如果纱线弹性较 大，织物较紧密，那么纵行反面线圈相互靠拢，织物的两面都显露出反面线圈的 外观，所以叫双反面组织。由于它的组织特点，线圈发生倾斜，使织物纵向缩短， 因而增加了织物的厚度及纵向密度。如果采用两种不同的纱线，那么它的正反面 就会出现两种纱的圈弧，故不满足设计的要求”1 。 如上所述，基本组织不能满足敷料设计的要求，因此考虑采用复合组织。即 由两种或两种以上的纬编组织复合而成的组织。从这个思路出发，本试验所计的 组织如下： ( 1 ) 提花罗纹组织 提花组织就是按照花纹需要选择某些针进行编织成圈，另外一些针在下面成 圈系统被选择编织成圈，使织物带有花纹图案的组织。该组织的针织物花纹清 晰、结构稳定，织物较为厚实，延伸性与脱散性较小，手感柔软有弹性。而且织 物表面呈现大小不等的小孔，增加织物的透气性和透湿性。 罗纹织物的两面均具有清晰的直条纹路。罗纹织物朐特点是在横向拉伸时 具有较大的弹性和延伸性，坯布裁剪时不会出现卷边观裳，布面匀整、纹路清晰。 提花罗纹复合组织的最大特点是利用集圈来连接织物的正面和反面，这样就 保证了双层组织不会彼此露底。这种复合组织结台了以上两种组织的优点，能很 好地满足医用敷料的性能要求。提花罗纹组织的结构如图3 7 所示。 图3 7 提花罗纹试样的组织结构 图3 8 是该组织的编织图，一个完整的组织由4 个成圈系统编织，第1 、3 系统用壳聚糖纱线，第2 、4 用棉纱。编织方法如下：第1 、3 系统为前针床的a 、 b 、c 三种针都成圈：第2 系统为后针床的a 种针成圈，前针床的a 种针集圈； 第4 系统为后针床的b 种针成圈，前针床的c 种针集圈。该组织是由提花组织和 罗纹组织复合而成，在织物的正面由壳聚糖纱形成网眼，而反面由棉纱形成罗纹 第3 章壳聚糖，棉敷料的制各 表3 9 设计针织物的密度 名称横密p 以纵行( 5 0 m ) 。1 纵密p b 横行( 5 0 m m ) 。 正面组织 2 34 0 反面组织 1 3 2 0 机号是表示针织机针床( 针筒) 规定长度的针数( 针槽数) ，它反映了针床上 织针的稀密程度以及针的粗细，通常用下式表示： g ；墨 r 式中：g 一机号； t 一针距； e 一针床( 或针筒口) 规定长度。 g 竺兰篓鐾二益。辈1 1 。7 ，即所用机号为1 2 。一 z5 05 0 针织物的线髑长度是针织物的重要参数，它对控制织物质量，改善使用性能 有密切的关系，越来越引起重视，逐步改变过去那种单纯以密度控制质量的片面 做法。 f 1 5 + 石d + 加。型+ 万d + 堂 只己 式中：，一线圈长度( h 眦) ； a 一圈距( 姗) ； b 一圈高( m ) ； p 一横密( 纵行5 0 嘞) ； p b 一纵密( 横列5 0 衄) ； d 一纱线直径( 姗) 。 ，一篆n 卅。船+ 等丘锄m 未充满系数表示针织物在相同密度条件下，纱线壹径对其稀密程度影响。 它为线圈长度与纱线直径的比值 d 。上 d 式中：6 一未充满系数； f 一线圈长度( n 姐) ； d 一纱线直径( m ) 。 6