防水型液体创可贴的研究进展
王天宇1,2 ,张美敬1,3 ,房盛楠1,3 ,余 越1,3 ,宋洪涛1
( 1 南京军区福州总医院药学科,福州 350025; 2 厦门大学医学院,厦门 361102; 3 福建医科大学药学院,福州 350108)
[摘要] 创可贴是人们生活中最常用的外科用药。传统的创可贴即是一长形胶布,中间附以浸过药物 的纱布,从而起保护伤口,暂时止血的作用。传统创可贴适合创伤较为表浅,伤口整齐干净、出血不多而又不 需要缝合的小伤口使用。本文所要讲述的液体创可贴可用于大部分的外伤伤口,能够及时止血及防止病原 微生物的感染。本文主要讲述了近些年刚刚出现的防水型液体创可贴,包括其主要的作用,材料组成及相关 临床研究。
[关键词] 液体创可贴; 伤口愈合; 生物黏附剂; 成膜材料
[中图分类号] R944 [文献标志码]A [文章编号]1003-3734(2016)04-0433-06
我们日常生活中,遇到皮肤损伤的情况总是必 不可免的,如日常的割伤、烧伤、擦伤。在伤口愈合 的过程中,创伤敷料的使用有利于保护伤口免受外 部的侵害,包括物理接触性的伤害和细菌等微生物 的再次感染。
20 世纪初出现了创可贴。时至今日,创可贴依然发挥着强大的作用。现代社会,生活水平逐渐升 高,人们的形象意识增强; 生活节奏加快,简捷适用 显得尤为重要。这使得液体制剂创可贴的出现成为 必然。
传统创可贴能够压迫止血、保护创面、预防感 染、促进愈合,同时,又具有体积小、使用简单、携带 方便等优点。但其所用的胶布透气性差,人体局部 所正常分泌的水汽和汗液不能穿透这层胶布,于是 对局部皮肤产生浸泡作用,具体表现为局部皮肤褶 皱。液体创可贴优点就在于可快速干燥并形成透 气、防水且有弹性的保护膜。此外,还可以很好的避免因伤口形状的不规则而导致胶布创可贴很难 贴好、贴牢的缺点。近几年虽有防水型创可贴的 出现,但其实际的防水作用差强人意,防水作用并 没有那么好; 而且外层胶布黏性不是很好,很容易 脱离患处。现在日本、美国等发达国家出现了一 种防水型液体创可贴( Liquid Bandage) ,顾名思义,既防水,又属于液体制剂,免去了很多传统型创可 贴的麻烦。
1 国内外关于液体创可贴的研究概况
国内外有相关产品的上市,经相关调查,有以下 已上市的产品,国内产品如表 1 所示,国外产品如表 2 所示。
目前国内外上市的相关产品基本解决了传统创 可贴不能贴牢的问题,已经具备了作为液体创可贴 的优势。但普遍存在的问题是使用时刺激性较大, 有一定的异味,而且防水性能及透气性能也亟待进 一步的改善。
1. 1 国内产品
表 1 中所示产品前两者均以聚乙烯醇作为成膜
材料,其并未采用有机溶剂作为主要的挥发溶剂,其 主要存在问题是能否迅速成膜。
1. 2 国外产品
表 2 中所示的国外产品中,以口碑较好的 NEW SKIN 液体创可贴和 Coloskin 液体创可贴为例,均采 用低氮硝化纤维素作为成膜材料,且效果较好,有良 好的成膜特性。
2 液体创可贴主要成分分析
2. 1 成膜材料与生物黏附剂
2.1.1 成膜材料[1-4] 成膜材料从分子结构上来 看,一般主要有两部分组成: 一部分可与水混溶,称为亲水基团; 另一部分不能与水混溶,称为疏水基团 或亲油基团,即为表面活性剂或两亲性分子。
脂 肪 类 成 膜 材 料 非 常 多 ,包 括 脂 肪 酸 类 ,醇 类 , 酞 胺 类 ,胺 类 ,烷 基 氰 类 以 及 含 有 磺 酸 基 、磷 酸 基 等 的化合物。除了这些典型的脂肪类化合物之外,还 存在一部分化合物,本身是由于对脂肪类化合物的 烷基链修饰而产生的,如卤素元素取代脂肪链中的 部分或全部氢原子的氟代、氯代、溴代以及碘代化合 物,烷基链中引人一个或多个碳碳双键或三键的不 饱和化合物。这类物质大多均能较好地成膜,原则 是亲水头基亲水性较强时,需选择烷基链较长的分 子; 若亲水性较弱,选择适当的链长的分子可以成 膜,但形成的膜稳定性较差( 如烷基氰类化合物) 。 2. 1. 2 生物黏附剂 生物黏合剂[6 - 10]是一种用于 防止组织黏连、止血、手术中防止空气和体液泄漏的 生物医学材料。目前多使用的外科胶黏剂、纤维蛋 白等。
制备生物黏附剂的关键是选择适宜的黏附材料 ,理 想 的 黏 附 材 料 应 无 毒 、无 吸 收 、性 能 稳 定 ,有 良 好 的 生 物 相 容 性 ,黏 附 力 适 宜 ,作 用 迅 速 ,与 药 物 易 混合但不发生化学反应且不影响其释药,价廉易得。 常用的有脱乙酰壳多糖、卡波姆、纤维素的衍生物 等。将不同的黏附材料混合使用可取得理想的效 果。适当添加促渗剂,可促进黏膜吸收,进一步提高 生物利用度。
经研究发现,可应用于创可贴的成膜材料或生 物黏附剂有许多种,如氰基丙烯酸酯类、丁二烯苯乙 烯聚合物、环氧树脂、纤维混合物、聚甲基异丁烯酸、 纤维蛋白单体等等,其中以聚丙烯酸酯类最为常见。 2. 2 相关材料举例
2. 2. 1 氰基丙烯酸酯类( cyanoacrylates,CA) 氰 基丙烯酸酯类化合物是在液体创可贴中较为常见的 原料,不仅应用于液体创可贴,而且广泛的应用于外 科手术的缝口,替代缝线。此类化合物有短链的,如 2-氰基丙烯酸甲酯( methyl-2-cyanoacrylate) ,2-氰基 丙烯酸乙酯( ethyl-2-cyanoacrylate) 。更常用的是长 链结构的,如 2-氰基丙烯酸异戊酯( isoamyl-2-cyano- acrylate) ,2-氰基丙烯酸正丁酯( n-butyl-cyanoacry- late) ,2-氰基丙烯酸正辛酯( octyl-2-cyanoacrylate) 。
有研究证实[11-14],此类化合物可形成柔性膜, 可 快 速 控 制 伤 口 出 血 ,既 为 安 全 ,又 易 使 用 ,有 较 低 的变态反应原性,无异味与化学刺激。但是短链的 氰基丙烯酸酯类化合物如甲酯和乙酯类,一定条件 下容易分解,产生高浓度的毒性物质,而且个别长链 的如氰基丙烯酸异戊酯也会产生一定的毒性。但有 实验证实[15-16]2-氰基丙烯酸正丁酯与2-氰基丙烯 酸 正 辛 酯 无 毒 无 刺 激 ,无 致 敏 性 ,是 很 好 的 黏 附 剂 。 且有研究表明 2-氰基丙烯酸正辛酯可在 5 ~ 10sec 内与水分迅速结合凝固形成聚合物,有良好的自我 稳定性,无明显致癌性且生物可降解。
2. 2. 2 壳聚糖( chitosan) 在伤口愈合中壳聚糖是 具有高潜力的天然聚合物。现如今壳聚糖已广泛应 用 与 各 种 形 式 的 伤 口 敷 料 ,如 膜 、海 绵 、水 凝 胶 和 纤 维。甲壳素( chitan) 和壳聚糖有许多优异的性 能 [ 1 7 - 1 9 ] ,如 生 物 相 容 性 、生 物 降 解 性 、止 血 活 性 、抗 感染和使伤口愈合加速性能。但壳聚糖有较弱的黏 附性,抗菌活性不是很强,而且纯壳聚糖膜有较差的 拉伸强度和弹性,由于其脆性,需要加入其他聚合物 改善其强度与韧性。
有 研 究 [ 2 0 - 2 2 ] 基 于 壳 聚 糖 复 合 膜 ,加 入 其 他 高 分 子材料,其韧性及其他性质有所改变。如在壳聚糖中 加 入 玉 米 淀 粉 及 葡 聚 糖 作 为 复 合 材 料 ,以 戊 二 醛 作 为 交 联 剂 ,聚 乙 二 醇 为 增 塑 剂 会 使 其 性 状 发 生 变 化; 聚乙烯醇( PVA) 也可与壳聚糖共混提高壳聚糖 的机械性能。
2. 2. 3 硝酸纤维素类( nitrocellulose,NC) 硝酸纤 维素是纤维素经硝化,发生可逆的放热酯化反应而 得的一种稳定的均质物质。根据纤维素的结构,每 个环最多只能引入 3 个硝酸酯基团。硝酸酯基团引 入的多少决定了硝酸纤维素的性质和用途。其表征 方法通常是用含氮量和代表聚合度的黏度。硝酸纤 维素的含氮量是其一个重要的参数。硝酸纤维素中 的含氮量影响其在溶剂中的溶解度和黏度,一般将 含氮量高( > 12% ) 的硝酸纤维素称为高含氮量的 硝酸纤维素,主要用于火药的推进剂或者炸药的原 料; 含氮量低的硝酸纤维素( < 12% ) 可被用于制造 交卷底片、免疫透析膜、生物传感器、涂料等。
硝酸纤维素主要可用于密封小伤口或药用胶棉 的制备及保护小型烧伤的伤口。它的应用是伴随着 巨大的痛苦,但它可以有效的杀菌、隔绝空气。含氮 量低的硝酸纤维素用于成膜材料较为广泛,因其理 化特性,可以起到很好的抑菌效果及相对较好的稳 定性。日本小林与美国 NEW SKIN 公司均采用低氮 硝化纤维素作为成膜材料,使用效果较好,在伤口处 成膜迅速。
2. 2. 4 聚偏二氟乙烯( polyvinylene difluoride,PVDF) 聚偏二氟乙烯是一种纯热塑性含氟聚合物,由偏二 氟乙烯经聚合而成的高分子化合物。有关液体创可 贴 的 专 利 [ 2 3 - 2 4 ] 介 绍 ,丙 烯 酸 树 脂 与 聚 偏 二 氟 乙 烯 以 一 定 比 例 混 合 ,加 入 水 、丙 酮 等 溶 剂 可 制 成 乳 剂 ,有 一定的皮肤黏附性,制成的乳剂在皮肤上成膜,且存 在一定的微孔可透气,防潮防水,并且具有较好的耐 久性和皮肤黏附性。
2. 2. 5 聚乙烯醇( PVA) PVA 是较为常见的水溶 性的高分子成膜材料。PVA 成膜会有少量颗粒附在 膜表面,成膜效果欠佳,所以常与其他成膜材料或添 加剂配合使用效果更好。有研究专利使用 PVA 作为 成膜材料制备液体创可贴,使用量为 1% ~ 5% ,有专 利[5]中所介绍的以 PVA 为成膜材料的液体创可贴可 成一层透明的膜。且具有一定的防水作用。
3 液体创可贴的处方研究
3. 1 液体创可贴处方中主要成分分析
关 于 液 体 创 可 贴 的 处 方 研 究 ,由 于 成 膜 材 料 的 多样性,也有较多的以不同高分子材料作为成膜材料的研究。根据成膜材料的溶解性,有的是以水作 为溶剂的创可贴,也有以有机溶剂作为成膜材料的 创可贴。具体研究的相关处方见以下描述。
液体创可贴面临的主要问题是能否在患处迅速 成膜,而在正常贮存条件下不发生性状的改变。如 丙烯酸酯类化合物容易在受潮情况下发生变质,使 之 直 接 凝 成 胶 状 。 另 外 ,国 外 许 多 产 品 [ 2 5 - 2 6 ] 中 以 乙 醇或异丙醇作为挥发溶剂,不仅有一定的气味,也会 对伤口产生很大的刺激性,因此在处方中加入局麻 药( 如利多卡因) 会提高患者的顺应性。处方中的 很多高分子材料本身具有一定的抑菌性,但是如果 在其中加入少量抗菌药物( 如诺氟沙星) ,会使抗菌 活性提高,也是不错的选择。
有相关文献研究了液体创可贴的处方及工艺, 对于液体创可贴的成膜材料的选择是至关重要的 一步。
有使用壳聚糖所制备的液体创可贴,单纯的聚 糖膜有较差的拉伸弹性,有脆性。故需要加入其他 聚合物以改进其强度与韧性。在处方中加入了增塑 剂( 如甘油),交联剂( 如京尼平,用量 0.075 ~ 0. 1% ) 等其他高分子材料。还有最新的研究[28]有 在液体创可贴中加入伤口净化剂( 一种抗微生物药 物,可用于皮肤、黏膜、伤口的净化及抗感染,如奥替 尼啶) 。
除使用壳聚糖外,也有使用其他的成膜材料作 为主要成分的,主要是使用硝酸纤维素作为成膜材 料制备的液体创可贴,其硝酸纤维素用量为 5% ~ 16%。
关于液体创可贴中其他成分的加入,主要有增 塑剂、杀菌剂等; 亦有相关研究在处方中加入少量的 止痛剂。
3. 2 液体创可贴相关处方分析[27 - 30]
3. 2. 1 京尼平交联丝胶聚乙烯醇液体创可贴处 方 处方中聚乙烯醇( PVA) 为 2%,丝胶水溶液 ( silk sericin,浓度 7%) 为 3%,甘油( glycerin) 为 1%,京尼平乙醇溶液( Genipin,浓度 20%) 为 0. 1% ,总量 100% 。
制备工艺: 将丝胶溶于水中制成 7% 水溶液,京 尼平溶于乙醇中制成 20% 溶液。将聚乙烯醇溶于 适量水中制成 2% 水溶液,按量加入丝胶水溶液、甘 油和京尼平乙醇溶液,混合即得。
该处方以 PVA 作为成膜材料,以水作为挥发溶 剂,以甘油作为增塑剂。
3. 2. 2 壳聚糖凝胶薄膜液体创可贴处方 处方中 壳聚糖( chitosan) 为 0. 5 g,利多卡因( lidocaine) 为 2. 6 g,聚维酮碘( PVP-I) 为 2. 4 g,氨基己酸( amin- ocaproic acid) 为 5. 0 g,泊洛沙姆 407( Ploxamer 407) 为 15. 0 g,泊洛沙姆 188( Ploxamer 188) 为 15. 0 g,乙 酸( acetic acid) 为 60 mL,加水至 100 mL。
制备工艺: 将壳聚糖溶于 60 mL 乙酸中,一次加 入利多卡因、聚维酮碘、氨基己酸,搅拌溶解。加入 泊洛沙姆,4 °C 恒温过夜孵育,将所得产品加水稀释 至100mL即得。
该处方中以壳聚糖、泊洛沙姆作为成膜材料,加 入了上文提到的局麻药利多卡因以减少使用时的 痛苦。
3. 2. 3 Coloskin 小林液体创可贴处方 关于此液 体创可贴各成分的用量尚不清楚,只可通过使用说 明书得知其主要成分及估测作用,具体处方及其作 用见表 3。
该处方中以大量的硝酸纤维素作为成膜材料, 溶解于有机溶剂异丙醇中,得到的是较为黏稠的 液体。
3. 2. 4 New Skin 液体创可贴处方 同小林,关于此 液体创可贴各成分的用量尚不清楚,只可通过使用 说明书得知其主要成分及估测作用,具体处方及其 作用见表 4。
该处方中同样以硝酸纤维素作为成膜材料,不 过相比前者加入了 1% 的 8-羟基喹啉作为杀菌剂。 4 液体创可贴的评价指标[31-33]
4. 1 液体创可贴的在体评价方法
由于猪的皮肤特征与人体有很多相似之处,故 国内外有关液体创可贴的在体评价主要使用的实验 动物为 25 ~ 30 kg 的无病原体雌性猪,在猪背部以 角膜刀割口( 深度为 0. 3 mm) 。在实验组分别使用 自制液体创可贴、普通传统创可贴,对照组将伤口正 常暴露在空气中。每隔一定时间观察记录伤口的愈 合情况、止血情况、生物黏附性、结痂速度、是否伴有 红疹、是否存在伤口感染。
同样有相关研究是使用大鼠来做液体创可贴的 在体评价,在大鼠背部做固定面积大小的皮肤全切 除,以同样的指标对创可贴的性能进行评价。
对于液体创可贴的在体评价,关于组织病理学 的研究也必不可少。一般可通过观察表皮细胞有无 变性坏死、糜烂、溃疡; 观察组织下方真皮和皮下组 织有误扩张、充血、水肿; 观察肉芽组织增生或纤维 化来评价液体创可贴在使用过程中对伤口愈合的 影响。
4. 2 液体创可贴的体外评价方法 液体创可贴的体外评价面临的问题是要制得液
体创可贴薄膜,才可进行体外评价。现有一种方法 可以制得液体创可贴薄膜供实验用。即将制得的创 可贴液体均匀涂布于干玻璃板或装于定量的模具 中,使具有一定的厚度,于 40 °C 无尘环境中静置 24 h,可获得薄膜进行实验测试。
4. 2. 1 膜机械性能( mechanical properties) 评价 将膜一侧固定。另一端夹注一定重物,通过不断增 加重量测量液体创可贴膜的机械性能。关于膜机械 性检查的模拟图如图 1 所示。
4. 2. 2 水蒸汽透过能力( water vapor penetration) 评 价 取西林瓶,均加入适量硅胶,且在西林瓶瓶口覆 盖液体创可贴膜,精确称量各个西林瓶的重量并作 记录。将做好的试验品置于盛有硅胶的干燥器中 12 h,取出后放入精密称定并做记录。再将西林瓶 置于含有 NaCl 饱和溶液的干燥器中( 30 °C,75% RH) ,分别于时间点 0,12,24,48 h 精密称定西林瓶 重量。由此可得液体创可贴膜的水蒸汽透过能力。 4. 2. 3 生物黏附性( material adherence) 评价 生 物黏附力的高低是评价液体创可贴优劣的重要指 标,直接影响到创可贴的日常使用及其对伤口的保 护功能。生物黏附力的体外测定拟采用新鲜制备的 猪大肠黏膜作为实验材料,以此模拟新鲜的伤口。 自制体外黏附力测定装置,如图 2 所示。固定好创 可贴膜,以同等速率向塑料袋中滴加水,记录膜剥离 的时间。用塑料袋中水的重量来衡量液体创可贴膜 黏附力的大小。
4.2.4 红外色谱测定(FTIR)使用红外色谱进行测定,可以确定液体创可贴膜表面具有的官能团,由 官能团分析液体创可贴表面的结构,也是可以评价 其防水性能的关键。
5 液体创可贴发展前景
相比于传统创可贴,液体创可贴的有着划时代 的意义。通过上文所述,我们可以了解到液体创可 贴的实用性、安全性、可靠性及易携带等特点。但是 就目前国内相关研究及市场来看,并没有人们所期 望的产品的出现。日本及美国等发达国家所上市的 相关产品也存在着刺激性的问题。
有多项临床试验研究了医用液体敷料和传统创 可贴的差异,无论是从伤口愈合速度、止血时间还是抗菌防水透气能力,都具有显著性的统计学差异。 有研究发现,这些高分子液体敷料有些可以直接激 活凝血因子途径( 如聚偏二氟乙烯) ,有些本身就起 到抑菌作用( 如氰基丙烯酸酯类) 。
随着高分子材料的发展,药剂辅料的多样化,必 定会有相关化合物或化合物的混合物适用于研发此 类创可贴。前文提到的长链氰基丙烯酸酯类化合 物 ,壳 聚 糖 类 ,硝 酸 纤 维 素 类 及 聚 偏 二 氟 乙 烯 类 ,可 以通过几种有机溶剂的配比,加入不同量的相应高 分子材料,通过一定的生产工艺可能研制出我们正 需要的液体创可贴。
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