新型紡織基外科清創(chuàng)刷的吸液特性

付譯鋆, 薛 雯, 孟思益, 王 璐

(1.東華大學(xué) a. 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b. 紡織學(xué)院, 上海201620；2. 南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 南通 226019)

新型紡織基外科清創(chuàng)刷的吸液特性

付譯鋆1a, 1b， 2, 薛 雯1a, 1b, 孟思益1b, 王 璐1a, 1b

(1.東華大學(xué) a. 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b. 紡織學(xué)院, 上海201620；2. 南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 南通 226019)

采用低溫等離子體技術(shù)對(duì)紡織基外科清創(chuàng)刷試樣進(jìn)行表面改性處理, 以吸水率為評(píng)價(jià)指標(biāo), 分析影響清創(chuàng)刷吸液特性的主要因素.結(jié)果表明：清創(chuàng)刷的吸水率與底布紗線股數(shù)呈負(fù)相關(guān), 而與絨纖維密度呈一定的正相關(guān); 在氧氣氣氛、處理時(shí)間為3 min、放電功率為150 W條件下, 清創(chuàng)刷的吸液特性得到最大程度的改善; 等離子體處理改變了纖維的表面性能, 增加了試樣表面粗糙度和親水基團(tuán)數(shù)量, 有利于改善清創(chuàng)刷的吸液特性.

紡織基外科清創(chuàng)刷; 吸液特性; 等離子體處理

隨著現(xiàn)代社會(huì)老齡化和工業(yè)化的發(fā)展, 皮膚創(chuàng)傷不僅嚴(yán)重威脅人類(lèi)生活健康, 而且給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān), 是全世界共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[1].慢性難愈合創(chuàng)傷是指愈合時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)體功能紊亂且不能自發(fā)進(jìn)行組織修復(fù)的傷口, 其中, 壓瘡、靜脈潰瘍和糖尿病足是最常見(jiàn)的3類(lèi)慢性傷口[2].清創(chuàng)是傷口護(hù)理的首要環(huán)節(jié), 主要是通過(guò)各種方法徹底去除傷口及其周?chē)つw表面的壞死組織、腐肉、痂皮及傷口滲出液等可能抑制或延緩傷口愈合的不利因素, 為新生組織和上皮細(xì)胞的形成提供清潔的微環(huán)境, 從而達(dá)到促進(jìn)組織修復(fù)和愈合的目的[3].

目前, 臨床上常用的清創(chuàng)技術(shù)主要有自溶清創(chuàng)、酶解清創(chuàng)、生物清創(chuàng)、機(jī)械清創(chuàng)和外科手術(shù)清創(chuàng).其中, 自溶清創(chuàng)周期較長(zhǎng), 酶解清創(chuàng)易引發(fā)過(guò)敏反應(yīng), 生物清創(chuàng)的患者接受度低, 機(jī)械清創(chuàng)往往需要借助復(fù)雜的設(shè)備, 手術(shù)清創(chuàng)操作復(fù)雜[4].因此, 國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者正在積極尋找、開(kāi)發(fā)新的清創(chuàng)方法[5].筆者課題組設(shè)計(jì)制備了一種面向傷口清創(chuàng)的紡織基外科清創(chuàng)刷[6], 該材料具有雙面結(jié)構(gòu), 試樣正面由緊密排列的單纖維組成, 可對(duì)傷口進(jìn)行清創(chuàng)處理, 是實(shí)現(xiàn)清創(chuàng)功能的重要組成部分; 試樣反面為針織線圈結(jié)構(gòu)復(fù)合膠黏涂層, 主要是對(duì)絨纖維進(jìn)行物理、化學(xué)固結(jié), 提供充分的纖維固結(jié)力和良好的尺寸穩(wěn)定性.

由于傷口周?chē)嬖诓煌潭鹊膫跐B出液, 理想的清創(chuàng)刷應(yīng)具備較好的吸液特性, 以便在清創(chuàng)處理中實(shí)現(xiàn)對(duì)傷口滲出液的充分吸收.本文采用低溫等離子體技術(shù)對(duì)清創(chuàng)刷進(jìn)行表面改性處理, 并以吸水率為評(píng)價(jià)指標(biāo), 分析了織物結(jié)構(gòu)規(guī)格、等離子體處理工藝以及纖維表面性能對(duì)試樣吸液特性的影響.

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)試樣

選用6種不同規(guī)格的紡織基外科清創(chuàng)刷(以滌綸纖維和長(zhǎng)絲為原料, 針織而成的緯編絨織物, 以下簡(jiǎn)稱(chēng)清創(chuàng)刷)為試驗(yàn)試樣. 各試樣具體規(guī)格參數(shù)如表1所示, 并以穩(wěn)健醫(yī)療用品股份有限公司生產(chǎn)的醫(yī)用紗布為試驗(yàn)對(duì)照樣.

表1 6種試樣的規(guī)格參數(shù)

1.2 等離子體表面改性處理

選用HD-300型低溫等離子體處理儀(常州中科常泰等離子體有限公司)對(duì)清創(chuàng)刷進(jìn)行改性處理.試驗(yàn)前, 先用丙酮溶液對(duì)試樣進(jìn)行超聲清洗30 min, 再用蒸餾水充分漂洗, 之后將試樣放入真空干燥箱, 待試樣完全干燥后, 再進(jìn)行等離子體表面改性.為了探索等離子體處理最佳工藝, 本文設(shè)計(jì)了3組試驗(yàn), 分別討論選用不同氣氛、處理時(shí)間以及放電功率對(duì)清創(chuàng)刷吸液特性的影響, 具體試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表2所示, 其中, 為便于比較, 1-3與3-2號(hào)試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置相同, 試驗(yàn)編號(hào)不同.

表2 等離子體處理工藝參數(shù)

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 吸液特性

參照文獻(xiàn)[7]中介紹的試驗(yàn)方法, 以吸水率為評(píng)價(jià)指標(biāo), 對(duì)等離子體處理前后清創(chuàng)刷和醫(yī)用紗布對(duì)照樣的吸液特性進(jìn)行測(cè)試, 分析試樣結(jié)構(gòu)、等離子體處理工藝條件與吸液特性的關(guān)系.

1.3.2 纖維表面性能

借助TM-3000型掃描電子顯微鏡(SEM, 日立高新技術(shù)公司, 日本)觀察等離子體處理前后試樣絨纖維表面的微觀形貌變化， 并利用XSAM 800型X射線光電子能譜儀(Kratos Amicus)測(cè)試分析試樣表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化.

2 結(jié)果與討論

2.1 織物結(jié)構(gòu)規(guī)格對(duì)吸液特性的影響

圖1 不同清創(chuàng)刷的吸水率Fig.1 Liquid absorption capacity of different textile debridement pads

6種不同結(jié)構(gòu)的清創(chuàng)刷試樣的吸水率測(cè)試結(jié)果如圖1所示, 其中, 虛線為醫(yī)用紗布對(duì)照樣的吸水率.由圖1可知, 6種試樣的吸水率均顯著高于對(duì)照樣, 且6種試樣的吸水率存在較大的差異.在底布紗線股數(shù)相同的情況下, 隨著絨纖維密度的增加, 清創(chuàng)刷的吸水率呈上升趨勢(shì).這是因?yàn)榻q纖維密度的增加, 減少了試樣中纖維與纖維間的孔隙, 使得試樣單位體積內(nèi)絨纖維數(shù)量增多, 增大了試樣的整體表面積, 利于吸收更多水分.另一方面, 在絨纖維密度相同的情況下, 底布紗線股數(shù)從2增加到3時(shí), 試樣的吸水率表現(xiàn)出一定程度的下降.雖然底布紗線亦可吸收一定水分, 但底布紗線股數(shù)的增加, 也導(dǎo)致試樣質(zhì)量的增加. 圖1結(jié)果表明, 底布紗線股數(shù)的增加, 對(duì)試樣自身質(zhì)量的貢獻(xiàn)要大于對(duì)水分吸收的貢獻(xiàn).因此, 3股底紗試樣的吸水率低于同類(lèi)2股底紗試樣.綜上可知, 底布紗線股數(shù)的增加不利于清創(chuàng)刷吸水率的提高, 而試樣的吸水率與絨纖維密度呈一定的正相關(guān).

2.2 等離子體處理工藝對(duì)吸液特性的影響

不同等離子體處理?xiàng)l件下清創(chuàng)刷H2試樣的吸水率測(cè)試結(jié)果如圖2所示.由圖2可知, 等離子體處理后, 試樣的吸水率均得到了顯著提升, 這表明等離子體處理可有效改善清創(chuàng)刷的吸液特性.文獻(xiàn)[8]研究表明, 在等離子體的作用下, 試樣表面產(chǎn)生了極性基團(tuán), 表面粗糙度有所增加, 因此宏觀上表現(xiàn)為吸水率的增加.

(a) 功率150 W

(b) O2氣氛處理3 min圖2 清創(chuàng)刷H2的吸水率 Fig.2 Liquid absorption capacity of textile debridement pad H2

2.2.1 氣氛的影響

從圖2(a)可以看出, O2氣氛等離子體處理后試樣的吸水率高于相同處理?xiàng)l件下氦氣等離子體處理后試樣的吸水率.這是由于本試驗(yàn)所采用的是電容式耦合輝光放電產(chǎn)生的低溫等離子體, 低溫等離子體是部分電離氣體[9], 在放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同形式的活性物質(zhì), 包括原子、電子、自由基、臭氧、亞穩(wěn)定中性粒子以及紫外輻射等[10].由于氧氣是一種化學(xué)活性氣體, 而氦氣屬于惰性氣體.氧氣不僅可以產(chǎn)生離子轟擊和紫外輻射作用, 使得處理材料的高分子鏈段發(fā)生斷裂, 與此同時(shí), 氧氣等離子體還可在高分子材料表面引入新的含氧極性基團(tuán), 增加材料的表面能[11].而惰性氣體反應(yīng)環(huán)境中, 由于作用機(jī)制的不同, 氦氣等離子體不能在高分子材料表面引發(fā)新的化學(xué)官能團(tuán), 只存在離子轟擊和紫外輻射作用.因此, 相同處理?xiàng)l件下, 氧氣等離子體對(duì)清創(chuàng)刷吸液特性的改善效果優(yōu)于氦氣等離子體.

2.2.2 處理時(shí)間的影響

從圖2(a)還可以看出, 當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到3 min后, 隨著時(shí)間的延長(zhǎng), 氧氣等離子體處理試樣的吸水率不再上升, 反而略有下降, 同樣的現(xiàn)象發(fā)生在氦氣等離子體處理環(huán)境下的4 min時(shí).文獻(xiàn)[12]研究發(fā)現(xiàn), 等離子體處理過(guò)程中會(huì)有大量活性粒子產(chǎn)生, 諸如電子、離子、自由基、光子以及激發(fā)態(tài)原子或分子, 其中, 高速電子對(duì)材料表面改性發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.在放電功率恒定的條件下, 氣體的電離率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而提高, 進(jìn)而不斷產(chǎn)生更多的高速電子, 提高等離子體處理的效果, 但當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到一定程度后, 高速電子的數(shù)量達(dá)到飽和, 將不再隨時(shí)間的延長(zhǎng)而繼續(xù)增加, 處理材料的表面改性效果也將不再有所改善[13].因此, 延長(zhǎng)處理時(shí)間可在一定程度上提高等離子體處理效果、改善清創(chuàng)刷的吸液特性, 但時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)清創(chuàng)刷吸水率的提高存在一定的極限值, 到達(dá)該極限值之后, 繼續(xù)延長(zhǎng)處理時(shí)間, 試樣的吸水率將不再有顯著改善.

2.2.3 放電功率的影響

從圖2(b)可以看出, O2氣氛處理 3 min條件下, 放電功率對(duì)清創(chuàng)刷吸水率的影響表現(xiàn)出先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì).這是由于電子束轟擊在等離子體改性處理中起著重要作用, 在處理時(shí)間等其他工藝參數(shù)保持不變的前提下(本文中為O2氣氛處理3 min), 發(fā)生電離的氣體量隨放電功率的上升而增加, 但當(dāng)功率高到一定程度后, 氣體電離率亦將達(dá)到一定極限值, 電離氣體數(shù)量將不再隨放電功率的上升而增加, 而是保持相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài).因此, 隨著放電功率的提高, 清創(chuàng)刷的吸水率在起始階段呈現(xiàn)出顯著上升的趨勢(shì), 達(dá)到最大值之后保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平.本試驗(yàn)條件下(氧氣等離子體、處理時(shí)間3 min), 清創(chuàng)刷的吸水率在放電功率為150 W時(shí)達(dá)到最大值.

2.3 纖維表面性能對(duì)吸液特性的影響

2.3.1 表面微觀形貌

圖3所示為等離子體處理前后試樣表面SEM圖.由圖3可以看出, 未經(jīng)處理的纖維表面相對(duì)光滑, 而氧氣等離子體處理后試樣表面相對(duì)粗糙, 且有縱向溝槽和顆粒狀物質(zhì)產(chǎn)生.這可能是由于等離子體對(duì)試樣表面的物理刻蝕作用[14], 等離子體放電過(guò)程中產(chǎn)生大量的活性粒子, 這些粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)試樣表面進(jìn)行轟擊[15], 導(dǎo)致試樣表面部分固體材料發(fā)生氣化[16], 形成圖3(b)所示的微小溝槽.另外文獻(xiàn)[17]研究表明, 等離子體處理會(huì)破壞高分子物質(zhì)的化學(xué)鏈段, 生成新的小分子物質(zhì), 這些小分子殘留在試樣表面或被等離子體中的活性粒子包裹, 形成圖3(b)所示的白色微粒.

(a) 處理前 (b) 處理后圖3 等離子體處理前后試樣表面SEM形態(tài)Fig.3 Surface SEM images of samples before and after plasma treatment

2.3.2 表面化學(xué)結(jié)構(gòu)

表3 等離子體處理前后試樣表面化學(xué)成分

(a) 處理前

(b) 處理后

表4 等離子體處理前后試樣表面官能團(tuán)含量

3 結(jié) 論

(1) 織物結(jié)構(gòu)影響清創(chuàng)刷的吸液特性, 試樣的吸水率與底布紗線股數(shù)呈負(fù)相關(guān), 而絨纖維是紡織基外科清創(chuàng)刷水分吸收的主要承擔(dān)者, 且絨纖維密度的提高有利于改善試樣的吸液特性.

(2) 等離子體處理可顯著改善清創(chuàng)刷的吸液特性, 在O2氣氛、處理時(shí)間為3 min、放電功率為150 W條件下, 試樣的吸水率得到最大程度改善.

(3) SEM結(jié)果表明, 等離子體處理后, 清創(chuàng)刷纖維表面出現(xiàn)裂痕和細(xì)小顆粒; X射線光電子能譜結(jié)果表明,等離子體處理后試樣表面含氧基團(tuán)百分比含量大幅提高.因此, 等離子體處理增加了試樣表面粗糙度和親水基團(tuán)數(shù)量, 進(jìn)而改善了紡織基外科清創(chuàng)刷的吸液特性.

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(責(zé)任編輯：于冬燕)

Liquid Absorption Property of a Novel Textile Debridement Pad

FUYijun1a, 1b, 2,XUEWen1a, 1b,MENGSiyi1b,WANGLu1a, 1b

(a. Key Laboratory of Textile Science & Technology, Ministry of Education; b. College of Textiles, 1. Donghua University, Shanghai 201620, China; 2. College of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019, China)

Plasma treatment was performed to give a surface modification of the textile debridement pad. Influencing factors on liquid absorption property of the textile debridement pad were evaluated by measuring the water absorption capacity. Results show that there is a negative correlation between liquid absorption property and ground yarn number, while a positive correlation between liquid absorption property and pile density. The optimum effect is achieved under oxygen atmosphere at 150 W for 3 min. In addition, plasma treatment increases the surface roughness and introduces hydrophilic groups onto the fiber surface, which improves the liquid absorption property of the textile debridement pad.

textile debridement pad; liquid absorption property; plasma treatment

1671-0444 (2017)02-0186-05

2016-03-14

教育部高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃資助項(xiàng)目(B07024)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(CUSF-DH-D-2014008)

付譯鋆(1989—)，女，河南鄭州人，博士研究生，研究方向?yàn)獒t(yī)用紡織材料.E-mail: fyjviolin@163.com 王 璐(聯(lián)系人)，女，教授，E-mail: wanglu@dhu.edu.cn

TS 101.4

A