具有可调孔隙夹层的三层复合膜及其在伤口敷料中的双向液体管理研究

针对伤口敷料需同时具备排出过量渗出液与保持湿润微环境的双向液体管理难题，浙江理工大学研究团队通过顺序静电纺丝和热压技术，设计了一种结构稳健的三层复合膜。该膜以孔隙可调的聚氨酯（PU）粘合夹层为核心，实现了高效渗出引流（7?s内水滴从疏水侧渗透至亲水侧）与可控回流倾向的协同控制，体外实验显示其兼具良好透气性（73.0~3.3?mm/s）、细胞相容性（约99%）和保湿能力（皮肤湿度＞44%），为先进伤口护理材料开发提供了新策略。

　　

在伤口护理领域，理想的敷料需要扮演一个看似矛盾的双重角色：它必须能够及时有效地排出伤口产生的过量渗出液，避免积液导致的感染风险；同时又需要维持伤口床适宜的湿润环境，促进上皮细胞迁移和伤口愈合。这种双向液体管理能力是临床实践中的核心需求，然而，传统敷料往往难以兼顾这两方面。例如，高吸水性敷料可能因过度干燥而粘附创面，造成二次损伤；而封闭性敷料则可能因引流不畅导致渗出液积聚。因此，开发一种能够智能调节液体行为、实现精准双向管理的新型伤口敷料材料，成为研究人员致力攻克的关键技术难题。

在此背景下，浙江理工大学的研究团队在《Reactive and Functional Polymers》上发表了一项创新性研究，他们设计并制备了一种具有可调孔隙夹层的三层复合膜，旨在为这一挑战提供有效的解决方案。该研究的核心思路是通过精巧的层级结构设计，特别是对一个关键夹层进行精确的孔隙调控，来实现对液体传输行为的主动驾驭。

研究人员为开展此项研究，主要运用了几个关键技术方法。首先，他们采用了顺序静电纺丝技术来逐层构建膜材料，这是形成特定纤维结构和孔隙的基础。其次，他们引入了热压后处理工艺，通过精确控制热压温度（60–80 °C）和处理时间，来调控中间粘合层的孔隙率，这是实现性能可调的关键。此外，研究还系统运用了体外性能表征技术，包括材料的形貌观察、 wettability（润湿性）测试、透气性评估以及模拟液体管理能力的实验，以建立制备参数-结构-性能之间的内在联系。细胞相容性评价则确保了材料生物安全性。

材料设计与制备

研究人员通过顺序静电纺丝和后续热压工艺，成功构建了一种三层复合膜。该膜具有明确的分层结构：最上层为亲水棉层，直接接触伤口，负责吸收和锁住水分；中间层是电纺聚氨酯（PU）粘合层，此层作为整个结构的核心，其孔隙率可通过静电纺丝时间（30–90 min）和热压温度进行精确调控，范围可从36.3%降至1%以下；最下层是疏水性的PU/乙基纤维素（EP）层，面向外部环境，起到一定的屏障作用。这种设计使得中间层成为液体行为的“阀门”或“调节器”。

孔隙率调控与双向流体控制

通过系统调节制备参数，研究人员实现了对中间层孔隙率的精确控制，并观察到孔隙率与膜的双向流体管理性能存在直接关联。具体而言，当水滴从疏水侧（模拟外部）向亲水侧（模拟伤口）渗透时，穿透时间可控制在7秒以内，显示出高效的渗出液引流能力。更重要的是，研究发现了“可控回流”现象：较大的孔隙率与增强的回流倾向相关。这意味着，通过设计不同的孔隙率，可以平衡引流和保湿——在需要快速引流时确保通畅，在需要保湿时又能通过微弱的回流倾向为伤口床补充适量水分，从而避免过度干燥，实现了双向液体管理的协同效应。

理化性能与生物相容性

系统的体外性能表征揭示了该三层复合膜的综合优势。其空气透气性可在73.0 mm/s至3.3 mm/s的宽范围内调节，这使得敷料可以根据伤口的不同阶段（如高渗出期或愈合后期）定制合适的透气性。细胞毒性实验结果表明，该材料具有优异的细胞相容性，细胞存活率高达约99%，满足了生物医学材料的基本要求。此外，该膜还展现出良好的湿度维持能力，能够将模拟皮肤环境的湿度维持在44%以上，为伤口愈合提供了理想的湿润微环境。

综上所述，本研究成功开发了一种基于可调孔隙夹层的三层复合膜，为解决伤口敷料双向液体管理的难题提供了创新性的材料解决方案。该研究不仅证实了通过简单的静电纺丝结合热压工艺即可实现膜结构孔隙率的精确调控和性能的灵活设计，更重要的是，它揭示了中间层孔隙率在协调引流与保湿这一对矛盾需求中的核心作用。研究得出的结论是，这种具有层级结构和可调孔隙的三层复合膜，能够协同实现高效的渗出液引流和可控的湿度维持，其优异的透气性、细胞相容性和保湿性能，使其在先进伤口护理领域展现出巨大的应用潜力。这项工作为设计具有智能流体管理功能的高分子复合材料提供了一条直观且有效的策略，标志着向开发更智能、更适应伤口动态愈合过程的新型敷料迈出了重要一步。