本发明属于医用敷贴,具体涉及一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴。
背景技术:
糖尿病慢性难愈合创面是全球卫生保健系统面临的一大难题,具有病程长、易感染,外观影响大,并发症多及治疗费用高等特点。临床上对于糖尿病创面的治疗很多,但效果却差强人意。因此一种方便有效的治疗的手段,具有重要的临床意义。目前临床治疗糖尿病难愈创面的主要方案为:全身血糖控制和局部清创后应用创面敷料。创面敷料不仅可以保护创面免受环境刺激物的伤害,而且提供一个最佳的微环境,使创面的组织能够连续重建。其中壳聚糖以其良好的生物相容性、可降解性、无毒、抗菌等优点,在敷料方面的应用潜力正不断被发掘(张利云,丁仕力,陈璋,杨虎,张梦媛,谈伟强,宣贵达.壳聚糖护肤液保湿和抗菌作用的研究.材料导报.2013,27(1):52-6;杨虎,郑丽君,黄新建,张梦媛,谈伟强.壳聚糖护肤液促进大鼠伤口愈合的研究.中华皮肤科杂志.2011,44(12):891-3)。高、低分子量的壳聚糖具有不同的药理作用,如对于革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌而言,随着壳聚糖分子量的增大抗菌作用逐渐增强。而在革兰氏阴性菌方面,随着分子量的减小,抗菌作用逐渐增强。并且低分子量的壳聚糖有相对更佳的保湿性能。因此将不同大小的分子量制成壳聚糖混合物,可以充分发挥壳聚糖的多种的优势。因此不同分子量的壳聚糖混合,制成壳聚糖混合物,可以充分发挥壳聚糖的众多性能(黄春兰.壳聚糖-凡士林纱布的制备及其对创面愈合的作用研究.浙江:浙江大学,2017)。尽管如此,单一的创面敷料覆盖创面的在促进创面愈合的效果仍然不佳。
1843年,duboisreymond首次发现损伤电流的存在,该电流在伤口愈合过程中逐渐衰减,直至伤口愈合,电流消失。损伤电流被证实在创面愈合过程中具有重要作用,外加电刺激有利于伤口愈合。由于慢性创面的电场趋于衰竭,电刺激能够显示出更确切的疗效。近年来,人们发现脉冲电刺激在治疗慢性创面上,具有较为确切的疗效。它可以模拟内源性的损伤电流,能够诱导修复细胞的迁移、增殖,加速血管生成,刺激多种生长因子的分泌,从而促进难愈创面的愈合。由于脉冲电流不是持续的发出的,因此它不会产生直流电的灼伤现象。但是目前市场上的脉冲电刺激治疗设备都是单独使用,且体积大、移动困难,病人使用起来十分不便。
柔性电子(flexibleelectronics)是一种技术的通称,是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术,在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。相比于传统的基于固态基底材料的电子器件和电路,柔性电子器件及电路是在柔性基底上结合特殊的器件材料而成,具有可弯曲、弹性好、可延展的优点,能够在一定程度上适应不同的工作环境,满足设备的形变要求。因此,本发明结合柔性电子材料、脉冲电刺激以及壳聚糖制作出一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴。
技术实现要素:
为解决上述治疗手段的缺陷,本发明的目的是提供一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,是将脉冲电刺激、柔性电子技术与壳聚糖混合液敷料相结合,即结合了脉冲电刺激、柔性电子技术和壳聚糖混合物的优点,如壳聚糖混合液具有抗菌、保湿和促进伤口愈合功能,柔性电子材料的可弯曲、弹性好、可延展、便携的优点,以及脉冲电刺激,能够诱导修复细胞的迁移、增殖,显著加速血管生成,刺激多种生长因子的分泌,从而促进难愈创面的愈合。从真正意义上将两者进行优势的有效整合。
本发明解决其技术问题,采用的技术方案是:一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,由背衬层1、脉冲电刺激装置2、保护膜3、药垫层4、水凝胶5和离型纸6组成。
背衬层1与脉冲电刺激装置2黏结,保护膜3上层与脉冲电刺激装置2黏结,下层与药垫层4黏结,药垫层4上面涂抹医用胶黏剂,药垫层4与保护膜3黏结,水凝胶5是涂在脉冲电刺激装置2中的电极上很薄的一层,图1中黑色层是脉冲电刺激装置2中的电极(电极穿过保护膜3和药垫层4),离型纸6与最上层背衬层1外侧黏结,形成一体。
所述背衬层1选用自粘性透气性聚氨酯膜、pu膜、无纺布等,其本身具有粘性,背衬层1与保护膜3、药垫层4、离型纸6三个部件的周边露出部分胶连,使其成为一体。所述周边露出部分是指每一层周边尚未与其他层胶连的但涂有黏胶的部分。
所述脉冲电刺激装置2由柔性电子材料制备,而柔性电子材料的制备采用“柔性印刷电路板”技术,使用聚酰亚胺作为衬底,设计特殊的蜿蜒结构以实现器件的可拉伸性能,从而提升器件对弯曲表面的适应性,增强与皮肤的贴合度,其制备采用微纳米加工技术。
所述脉冲电刺激装置2位于背衬层1中心,可发出30-150v,50-100μs,80-105pps的脉冲电,脉冲电刺激装置2包括柔性基底2-1、纽扣电池或柔性薄膜电池2-2、脉冲开关电路2-3(由“直流-直流升压模块”2-4、“脉冲调制模块”2-5和电路开关2-6组成)、导线2-7、正电极2-8和负电极2-9;所述脉冲开关电路2-3与纽扣电池或柔性薄膜电池2-2、导线2-7相连,导线为铜线,所述电极可为金、银、铜、钛等导电电极,电极包括外周的正电极2-8以及中心负电极2-9,正、负电极都穿过保护膜3和药垫层4,电极下方涂有水凝胶层5,使脉冲电流通过电极导电至水凝胶,最后作用于伤口或皮肤。
所述保护膜3是一种绝缘材料,可以为耐高温聚酯薄膜(pet薄膜)和电工绝缘膜等,保护膜可以防止药垫层的水渗入脉冲电刺激装置,并且由于是绝缘材料,可以防止电路短路。
所述药垫层4是具有吸附能力的医用材料(可以为吸水棉、医用纱布、医用海绵、医用棉垫、医用棉质水刺布等),壳聚糖混合物吸附于药垫层4上并均匀分布,壳聚糖混合物由含高分子量壳聚糖4-1和低分子量壳聚糖4-2组成,分子量大于10万的为高分子量壳聚糖,低于10万的为低分子量壳聚糖,高、低分子量的壳聚糖按1:4~4:1的重量比混合。所述药垫层下表面为凡士林石蜡油混合物层4-3,凡士林和石蜡油重量比为1:2~2:1。
本发明所述的脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其形状可以为各种形状,如正方形,圆形,三角形,具体根据伤口形状而选用。
本发明具有以下优点:1)该敷贴除了具备壳聚糖的抗菌、保湿等功能,还新增了脉冲电刺激的促进细胞增殖、迁移,血管形成等作用,从而能够促进糖尿病慢性创面的愈合。2)本发明的新型脉冲电刺激壳聚糖敷贴上设有多种形状的外圈正电极,满足不同伤口的使用需求。3)相比于传统的基于固态基底材料的电子器件,柔性电子器件是在柔性基底上结合电路制造而成,更为轻薄、透明、柔性和拉伸性好。4)普通的脉冲电刺激装置的体积大、移动困难,新型脉冲电刺激壳聚糖敷贴则更为便携、方便。
附图说明
图1是本发明脉冲电刺激壳聚糖敷贴的结构示意图。
图2是本发明脉冲电刺激装置的主视图。
图3是本发明药垫的剖视图。
图4是为本实施例9中单相高压脉冲电刺激壳聚糖敷贴应用于糖尿病大鼠创面的伤口愈合对比图。
图5为本实施例9中单相高压脉冲电刺激壳聚糖敷贴应用于糖尿病大鼠创面的面积和愈合率统计。
图6为本实施例10中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(表面电极)促进糖尿病大鼠创面伤口愈合对比图。
图7为本实施例10中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(表面电极)促进糖尿病大鼠创面伤口愈合率的统计。
图8为本实施例10中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(表面电极)促进糖尿病大鼠创面伤口促进愈合率以及愈合天数的统计。
图9为本实施例11中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)促进糖尿病大鼠创面愈合的对比图。
图10为本实施例11中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)促进糖尿病大鼠创面伤口愈合率的统计。
图11为本实施例11中六组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)促进糖尿病大鼠创面促进愈合率以及愈合天数的统计。
图12为本实施例12中huvec细胞的划痕实验和transwell图。
图13为本实施例13中蛋白质免疫印迹和酶联免疫吸附实验结果。
编号说明:1背衬层,2脉冲电刺激装置,3保护膜,4药垫层,5水凝胶,6离型纸,2-1柔性基底,2-2电池(纽扣电池或柔性薄膜电池),2-3脉冲电开关电路,2-4直流-直流升压模块,2-5脉冲调制模块,2-6电路开关,2-7导线,2-8正电极,2-9负电极,4-1高分子量的壳聚糖,4-2低分子量的壳聚糖,4-3凡士林石蜡油混合物层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围不受实施例的限制。
实施例1
参见图1、2、3,本发明提供的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,由背衬层1、脉冲电刺激装置2、保护膜3、药垫层4、水凝胶5和离型纸6组成。
背衬层1与脉冲电刺激装置2黏结,保护膜3上层与脉冲电刺激装置2黏结,下层与药垫层4黏结,药垫层4上面涂抹医用胶黏剂,药垫层4与保护膜3黏结,水凝胶5是涂在装置2中的电极上很薄的一层,图1中黑色层是装置2中的电极(电极穿过保护膜3和药垫层4)。离型纸6与最上层背衬层外侧黏结。
参见图1,由于各层材料的长度和宽度等不同,因此,在和上下层胶连后,相对长或宽的一层,会有未胶连但涂有黏胶的周边(露出黏胶的周边),所述背衬层1选用自粘性透气性聚氨酯膜、pu膜、无纺布等,其本身具有粘性,背衬层1与脉冲电刺激装置2的上层以及保护膜3、药垫层4、离型纸6三个部件的外侧露出部分胶连,使其成为一体。所述周边露出部分是指每一层周边尚未与其他层胶连的但涂有黏胶的部分。
参见图2,所述脉冲电刺激装置2由柔性电子材料制备,而柔性电子材料的制备采用“柔性印刷电路板”技术,使用聚酰亚胺作为衬底,设计特殊的蜿蜒结构以实现器件的可拉伸性能,从而提升器件对弯曲表面的适应性,增强与皮肤的贴合度,其制备采用微纳米加工技术。所述脉冲电刺激装置2可发出30-150v,50-100μs,80-105pps的脉冲电,脉冲电刺激装置2包括柔性基底2-1、纽扣电池或柔性薄膜电池2-2、脉冲开关电路2-3(由“直流-直流升压模块”2-4、“脉冲调制模块”2-5和电路开关2-6组成)、导线2-7、正电极2-8、负电极2-9;所述脉冲开关电路2-3与纽扣电池或柔性薄膜电池2-2、导线2-7相连,导线为铜线,所述电极可为金、银、铜、钛等导电电极,电极包括外周的正电极2-8以及中心负电极2-9,所有电极都穿过保护膜3和药垫层4,电极下方涂有水凝胶层5,使脉冲电流通过电极导电至水凝胶5,最后作用于伤口或皮肤。
参见图3,所述药垫层4是具有吸附能力的医用材料(可以为吸水棉、医用纱布、医用海绵、医用棉垫、医用棉质水刺布等),壳聚糖混合物由含高分子量壳聚糖4-1和低分子量壳聚糖4-2组成,分子量大于10万的为高分子量壳聚糖,低于10万的为低分子量壳聚糖,高、低分子量的壳聚糖按1:4~4:1的重量比混合,并吸附于其上并均匀分布。所述药垫层下表面为凡士林石蜡油混合物层4-3,凡士林和石蜡油的重量比为1:2~2:1。
本发明所述的脉冲电刺激壳聚糖敷贴,该敷贴形状可以为各种形状,如正方形,圆形,三角形,具体应用根据伤口形状而定。
本发明的工作原理:撕开离型纸后,将药垫层对准伤口,药垫层不仅可以隔离外界环境的污染,同时提供了促进伤口愈合的湿润微环境,药垫层中的壳聚糖混合液具有抗菌、保湿和促进伤口愈合功能,药垫层下方的凡士林层可以防止药垫层与伤口的粘连。脉冲电刺激装置上电后工作,通过脉冲电路产生的脉冲电输出至正负电极,水凝胶具有良好的导电性,粘贴性好,同时避免了电极与创面的直接接触,能将电刺激装置的正负电极粘贴至创面,对创面施加脉冲电刺激,从而诱导修复细胞的迁移、增殖,加速血管生成,刺激多种生长因子的分泌,促进难愈创面的愈合。
本发明的目的是针对现有慢性创面治疗技术的缺陷,提供一种促进难愈创面愈合的脉冲电刺激壳聚糖敷贴。本发明的保护范围不受实施例的限制,因此凡是与本发明旨意相符的修饰性变化和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例2脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:30v,100pps,100μs;3%壳聚糖混合液;1:2的凡士林石蜡油混合物层)
将1.5g高分子量壳聚糖(分子量为100万)、1.5g低分子量壳聚糖(分子量5千)加入97g的1%的醋酸性溶液中,搅拌均匀后制得3%的壳聚糖混合液,过滤除菌;将医用海绵浸入壳聚糖混合液中24小时,取出后在60~65℃的干燥箱里干燥至不滴水后,制得含有3%壳聚糖混合液的医用海绵。将干燥后的医用海绵的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为1:2,高压蒸汽灭菌后使用),制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、纽扣电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为金电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置可发出30v,100pps,100μs的脉冲电刺激。
所述背衬层选用自粘性透气性聚氨酯膜,其本身具有粘性,可与下层脉冲电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例3脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:40v,105pps,50μs;1%壳聚糖混合液;2:1的凡士林石蜡油混合物层)
将0.5g高分子量壳聚糖(分子量为20万和50万各半)、0.5g低分子量壳聚糖(分子量为5万和10万各半)加入99g的0.5%山梨酸溶液中,搅拌均匀后制得1%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将医用纱布浸入壳聚糖混合液中12小时,取出后在冷冻冻干机干燥6小时制得含有3%壳聚糖混合液的纱布。将干燥后的医用纱布的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为2:1,高压蒸汽灭菌后使用,制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、柔性薄膜电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线(图2)。电极为银电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置发出40v,105pps,50μs的脉冲电刺激。
所述背衬层选用自粘性pu膜等,其本身具有粘性,可与下层脉冲电刺激装置上成以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例4脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:50v,100pps,100μs;5%壳聚糖混合液;1:1的凡士林石蜡油混合物层)
将1g高分子量壳聚糖(分子量为分别为20万)和4g低分子量壳聚糖(分子量为5千、1万各1.5g,分子量5万1g)加入95g的1%山梨酸溶液中,搅拌均匀后制得5%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将医用棉垫浸入壳聚糖混合液中18小时,取出棉垫,在60~65℃的干燥箱里干燥2小时,制得含有5%壳聚糖混合液的棉垫。将干燥后的医用海绵的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为1:1,高压蒸汽灭菌后使用),制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、纽扣电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为铜电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置可发出50v,100pps,100μs。
所述背衬层选用自粘性纺布等,其本身具有粘性,可与电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正、负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例5脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:60v,105pps,80μs;5%壳聚糖混合液;1:2的凡士林石蜡油混合物层)
将5g高分子量和低分子量壳聚糖混合物(分子量为3千、5万、20万、30万和80万各1g)加入95g的1%醋酸溶液中,搅拌均匀后制得5%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将医用海绵浸入壳聚糖混合液中24小时,取出海绵,在冷冻冻干机干燥12小时至不滴水后,制得含有5%壳聚糖混合液的医用海绵。将干燥后的医用海绵的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为1:2,高压蒸汽灭菌后使用,制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、纽扣电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为钛电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置可发出60v,105pps,80μs。
背衬层选用自粘性透气性聚氨酯膜,其本身具有粘性,可与脉冲电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例6脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:70v,100pps,100μs;1%壳聚糖混合液;1:1的凡士林石蜡油混合物层)
将0.5g高分子量壳聚糖(分子量为20万和50万各半)、0.5g低分子量壳聚糖(分子量为5万和10万各半)加入99g的0.5%柠檬酸溶液中,搅拌均匀后制得1%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将吸水棉浸入壳聚糖混合液中24小时,取出后在冷冻冻干机干燥12小时,制得含有1%壳聚糖混合液的洗水棉。将干燥后的吸水棉的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为1:1,高压蒸汽灭菌后使用),制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、柔性薄膜电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为银电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置发出40v,105pps,50μs的脉冲电刺激。
背衬层选用自粘性pu膜等,其本身具有粘性,可与电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,上层与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例7脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:80v,90pps,90μs;3%壳聚糖混合液;2:1的凡士林石蜡油混合物层)
将2.5g高分子量壳聚糖(分子量为20万和50万各半)、2.5g低分子量壳聚糖(分子量为5万和10万各半)加入95g的1%的醋酸溶液中,搅拌均匀后制得5%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将上述混合液均匀喷涂于医用纱布,取出后在60~65℃的烘箱干燥12小时,制得含有5%壳聚糖混合液的洗水棉。将干燥后的吸水棉的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为2:1,高压蒸汽灭菌后使用),制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、纽扣电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为金电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置发出80v,90pps,90μs的脉冲电刺激。
背衬层选用自粘性无纺布,其本身具有粘性,可与电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正、负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例8脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:100v,100pps,100μs;5%壳聚糖混合液;1:2的凡士林石蜡油混合物层)
将5g高分子量和低分子量壳聚糖混合物(分子量为3千、5万、20万、30万和80万各1g)加入95g的0.5%柠檬酸溶液中,搅拌均匀后制得5%的壳聚糖混合液,除菌过滤;将医用棉质水刺布浸入壳聚糖混合液中24小时,取出医用棉质水刺布,在冷冻冻干机干燥12小时至不滴水后,制得含有5%壳聚糖混合液的医用棉质水刺布。将干燥后的医用棉质水刺布的下方涂抹凡士林石蜡油混合物(凡士林与石蜡油的重量比为1:2,高压蒸汽灭菌后使用),制得药垫层。
药垫层上方为脉冲电刺激装置,由柔性电子材料制备,包括柔性基底、柔性薄膜电池、脉冲开关电路(由“直流-直流升压模块”、“脉冲调制模块”和电路开关组成)、电极、导线。电极为钛电极,包括外周的正电极以及中心负电极。此脉冲电刺激装置可发出100v,100pps,100μs。
背衬层选用自粘性透气性聚氨酯膜,其本身具有粘性,可与电刺激装置上层以及保护膜、药垫层、离型纸三个部分的周边露出部分胶连,使其成为一体。正负电极穿过保护膜和药垫层,电极下方涂有水凝胶层。药垫层上方涂抹医用胶黏剂,与保护膜和背衬层相胶连,使药垫层与脉冲电刺激装置成为一体。并在药垫层下方粘贴离型纸,即得。
实施例9单相高压脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴(电参数:40v,100pps,100μs)促进糖尿病大鼠创面愈合的实验研究
正常sd大鼠,高脂高糖饲料喂养一个月然后注射stz(35mg/kg)后,检测血糖。随机血糖>16.7mmol/l为ⅱ型糖尿病大鼠造模成功的标准。取成功造模后的ⅱ型糖尿病大鼠12只,气体麻醉剂(异氟烷)诱导维持,进行备皮,之后在脊柱左右旁开2cm处分别做一切开皮肤全层(包括肉膜)的2×2cm2的正方形创面。然后将该脉冲电刺激壳聚糖敷贴的脉冲电刺激装置参数设置为40v,100pps,100μs,然后放置在糖尿病大鼠创面上。左侧创面为对照组,右侧创面为实验组。每2天一次,每次治疗1小时。于术后第3、7、14、21拍摄照片记录创面愈合情况。用imagej软件测量创面面积,graphpadprism软件进行数据的统计分析,数据以sd±sem表示,p<0.05为差异有统计学意义。
如图4是为本实施例9中单相高压脉冲电刺激壳聚糖敷贴应用于糖尿病大鼠创面的伤口愈合对比图,分别为第3、7、14、21天的创面照片。左侧创面为对照组,右侧创面为实验组。研究结果表明,覆盖单相高压脉冲电刺激壳聚糖敷贴的创面愈合较对照组快,如图5所示。a为单相高压组的伤口面积统计图;b为单相高压组的创面愈合率统计图。结果说明了单相高压脉冲电刺激壳聚糖敷贴(电参数:40v,100pps,100μs)能够加快糖尿病大鼠创面的愈合。
实施例106组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(表面电极)促进糖尿病大鼠创面愈合的实验研究
正常sd大鼠,高脂高糖饲料喂养一个月然后注射stz(35mg/kg)后,检测血糖。随机血糖>16.7mmol/l为ⅱ型糖尿病大鼠造模成功的标准。取成功造模后的ⅱ型糖尿病大鼠72只,随机分为6组(每组12只),电参数分组为单相高压组(40v,100μs,100pps)、单相低压组(4v,100μ,100pps)、单项高压 直流(40v,100μs,100pps;4v)、直流组(4v)、双相高压组(±40v,100μs,100pps)、双相低压组(±4v,100μs,100pps)。
气体麻醉剂(异氟烷)诱导维持,进行备皮,之后在脊柱左右旁开2cm处分别做一切开皮肤全层(包括肉膜)的2×2cm2的正方形创面。然后将脉冲电刺激壳聚糖敷贴的电极(表面电极)放置在糖尿病大鼠创面上,负极放置在创面中心,正极放置在距离伤口边缘1cm的正常皮肤处。左侧创面为对照组,右侧创面为实验组。每2天一次,每次治疗1小时。于术后第3、7、14、21拍摄照片记录创面愈合情况。用imagej软件测量创面面积,graphpadprism软件进行数据的统计分析,数据以sd±sem表示,p<0.05为差异有统计学意义。
如图6是为本实施例10中将6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴应用于糖尿病大鼠创面第3、7、14、21天的创面照片,左侧创面为对照组,右侧创面为电刺激实验组。
参见图7和图8,其中图7a-d为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴第3、7、14、21天的愈合率统计图;图8a-d为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴第3、7、14、21天的促进愈合率统计图(促进愈合率=实验组愈合率-对照创面愈合率);图8e为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴第3、7、14、21天的促进愈合率统计图(促进愈合率=实验组愈合率-对照创面愈合率)的折线图;图8f为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴的愈合天数比较;实验结果发现,单相高压脉冲电刺激组和单相高压脉冲电刺激 直流电组可以促进ⅱ型糖尿病创面的愈合(图7a-d),比较6组不同的电参数的数据,发现单向高压脉冲电刺激组(hvmpc)最能够促进糖尿病创面的愈合,为最优电刺激参数(图8)。结果提示:单向高压脉冲电刺激(hvmpc)可能为最优电刺激。
实施例116组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)促进糖尿病大鼠创面愈合的实验研究
正常sd大鼠,高脂高糖饲料喂养一个月然后注射stz(35mg/kg)后,检测血糖。随机血糖>16.7mmol/l为ⅱ型糖尿病大鼠造模成功的标准。取成功造模后的ⅱ型糖尿病大鼠72只,随机分为6组(每组12只),分别为单相高压脉冲电刺激组(40v,100pps,100μs)、单相低压脉冲电刺激组(4v,100pps,100μs)、双相高压脉冲电刺激组(40v,100pps,100μs)、双相低压脉冲电刺激组(4v,100pps,100μs)、直流电刺激组(4v)以及单相高压脉冲电刺激复合直流电组(40v,100pps,100μs;4v)。
气体麻醉剂(异氟烷)诱导维持,进行备皮,之后在脊柱左右旁开2cm处分别做一切开皮肤全层(包括肉膜)的2×2cm2的正方形创面。然后将脉冲电刺激壳聚糖敷贴的电极(插入式的微创电极)放置在糖尿病大鼠创面上,负极放置在创面中心,正极放置在距离伤口边缘1cm的正常皮肤处。左侧创面为对照组,右侧创面为实验组。每2天一次,每次治疗1小时。于术后第3、7、14、21拍摄照片记录创面愈合情况。用imagej软件测量创面面积,graphpadprism软件进行数据的统计分析,数据以sd±sem表示,p<0.05为差异有统计学意义。
参见图9,是为本实施例11中将6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)应用于糖尿病大鼠创面第3、7、14、21天的创面照片,左侧创面为对照组,右侧创面为电刺激实验组。
参见图10和图11,,其中图10a-d为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)应用于糖尿病大鼠创面第3、7、14、21天的愈合率统计图;图11a-d为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)第3、7、14、21天的促进愈合率统计图(促进愈合率=实验组愈合率-对照创面愈合率);图11e为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)第3、7、14、21天的促进愈合率统计图(促进愈合率=实验组愈合率-对照创面愈合率)的折线图;图11f为6组不同电参数的脉冲电刺激壳聚糖敷贴(插入式的微创电极)的愈合天数比较。
由于大鼠创面表皮的阻抗最大,于是将正极表面电极改良为插入式的微创电极。但是实验结果发现,和表面电极的实验的优选结果相同,单相高压脉冲电是6组中的最佳电刺激参数(图9-11)。仅单向高压组的右侧电刺激治疗创面愈合速度快于左侧对照创面,直流组右侧电刺激创面甚至慢于左侧对照组(图10-11)。微创电极较之前的表面电极不仅没有更明显的促进创面愈合作用,且因两电极间电阻过小,导致电流过大,产生热效应,从而灼伤皮肤,有4组电刺激组出现了电灼伤现象,其中存在直流电的2组损伤更加明显(hvmpc和hvmpc dc组,图9)。结果提示:用于电刺激的电极选择表面电极较好。
实施例12电刺激促进huvec细胞迁移的体外实验
高糖高脂(25mmol/ld-葡萄糖、0.4mm棕榈酸钠)环境下培养huvec模拟糖尿病体内环境,利用划痕实验、transwell迁移实验研究电刺激是否能够促进huvec细胞的迁移。细胞划痕实验是体外研究细胞迁移的一个有用的实验。原理是人为的在铺板的单层细胞中制造一个空白的无细胞的地带,然后对这个无细胞地带的边缘的细胞进行观察;这些边缘的细胞会开始进行迁移活动,并且最终覆盖整个无细胞的区域,重新互相接触在一起。tanswell实验原理是将transwell小室放入培养板中,小室内称上室,培养板内称下室,上室内盛装上层培养液,下室内盛装下层培养液,上下层培养液以聚碳酸酯膜相隔。我们将细胞种在上室内,由于聚碳酸酯膜有通透性,下层培养液中的成分可以影响到上室内的细胞,细胞会向营养成分高的下室跑,计数进入下室的细胞量可反映细胞的迁移能力,从而可以研究下层培养液中的成分对细胞生长、运动等的影响。
如图12为本实施例12中电刺激促进huvec细胞迁移的体外实验结果。实验分组为对照组(control,未施加电刺激),以及4组电刺激实验组:4v5min,4v10min,40v、5min和40v、10min。图12a为transwell实验12h后的龙胆紫染色图;图12b为细胞划痕实验12h、24h以及36h后的迁移情况图。实验结果表明电刺激能够促进huvec的迁移,因此将有利于修复细胞迁移至创面,参与愈合过程。
实施例13电刺激促进huvec细胞分泌各种生长因子
高糖高脂(25mmol/ld-葡萄糖、0.4mm棕榈酸钠)环境下培养huvec模拟糖尿病体内环境。通过蛋白质免疫印迹(westernblot,wb)、酶联免疫吸附实验(elisa)实验来检测huvec细胞分泌各种生长因子。wb实验是根据抗原抗体的特异性结合检测复杂样品中的某种蛋白的方法。该法是在凝胶电泳和固相免疫测定技术基础上发展起来的一种新的免疫生化技术,具有sds-page的高分辨力和固相免疫测定的高特异性和敏感性,现已成为蛋白分析的一种常规技术。免疫印迹常用于鉴定某种蛋白,并能对蛋白进行定性和半定量分析。elisa实验能够将已知的抗原或抗体吸附在固相载体表面,使酶标记的抗原抗体反应在固相表面进行的技术。该技术可用于检测大分子抗原和特异性抗体等,具有快速、灵敏、简便、载体易于标准化等优点。
如图13为本实施例13中电刺激促进huvec细胞分泌各种因子的实验结果。分组为对照组(control,未施加电刺激),以及4组电刺激实验组:4v5min,4v10min,40v、5min和40v、10min。图13a为westernblot图;图13b为蛋白相对表达的统计;图13c为vegf的elisa结果统计。结果发现实验组较对照组能够促进vegf、fgf-2、tgf-β1、akt、p-akt、p-erk1/2的表达,从而加快创面的愈合。
1.一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,由背衬层(1)、脉冲电刺激装置(2)、保护膜(3)、药垫层(4)、水凝胶(5)和离型纸(6)组成,背衬层(1)与脉冲电刺激装置(2)黏结,保护膜(3)上层与脉冲电刺激装置(2)黏结,下层与药垫层(4)黏结,药垫层(4)上面涂抹医用胶黏剂,药垫层(4)与保护膜(3)黏结,水凝胶(5)涂在脉冲电刺激装置2中的电极下方,脉冲电刺激装置2中的电极穿过保护膜3和药垫层4。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,背衬层(1)与脉冲电刺激装置(2)的上层以及保护膜(3)、药垫层(4)、离型纸(6)三个部件的周边露出部分胶连,使其成为一体,所述周边露出部分是指每一层周边尚未与其他层胶连但涂有黏胶的部分。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,所述脉冲电刺激装置(2)包括柔性基底(2-1)、电池(2-2)、脉冲开关电路(2-3)、导线(2-7)、正电极(2-8)和负电极(2-9);所述脉冲开关电路(2-3)与电池(2-2)、导线(2-7)相连,脉冲开关电路(2-3)由直流-直流升压模块(2-4)、脉冲调制模块(2-5)和电路开关(2-6)组成,电池(2-2)为纽扣电池或柔性薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,所述药垫层(4)吸附壳聚糖混合物并均匀分布,壳聚糖混合物由含高分子量壳聚糖4-1和低分子量壳聚糖(4-2)组成,分子量大于10万的为高分子量壳聚糖,低于10万的为低分子量壳聚糖,高、低分子量的壳聚糖按1:4~4:1的重量比混合,所述药垫层下表面为凡士林石蜡油混合物层(4-3),凡士林和石蜡油按重量比1:2~2:1混合。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,所述背衬层(1)选用自粘性透气性聚氨酯膜、pu膜、无纺布,其本身具有粘性,所述脉冲电刺激装置(2)由柔性电子材料制备;所述保护膜(3)是一种绝缘材料,选用耐高温聚酯薄膜和电工绝缘膜;所述药垫层(4)为有吸附能力的医用材料,选用吸水棉、医用纱布、医用海绵、医用棉垫、医用棉质水刺布。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲电刺激柔性电子壳聚糖敷贴,其特征在于,所述正、负电极选用金、银、铜、钛导电电极。
技术总结