先进伤口敷料顺应性评估的新型简便测试方案

《International Journal of Molecular Sciences》：New Facile Testing Protocols to Assess Conformability of Advanced Dressings for Wound Healing

　　

先进敷料的顺应性是评估其适应伤口复杂形状能力的关键参数，该能力可促进伤口愈合，并防止伤口界面间隙的形成，而间隙的形成可能有利于微生物增殖。然而，顺应性通常通过评估敷料的力学性能来测量，且常在干燥条件下进行，未能评估临床条件下的行为——临床伤口通常以大量渗出液为特征。目前已有新方法正在研究中，但通常需要复杂的实验流程或专用设备。本研究验证了一种简单且廉价的顺应性表征方法，通过将其应用于多种组成和吸收层类型各异的敷料来检验其适用性。研究人员测试了不同体积的渗出液模拟溶液以及敷料尺寸对结果的影响。此外，研究人员在实施测试的同时评估了影响伤口愈合的其他参数（吸收时间、溶液侧向扩散）。最后，研究人员通过在专门开发的伤口模拟模型中验证该测试预测敷料对复杂伤口形状适应性的能力。结果表明，该测试可应用于所有受试敷料，成功凸显了顺应性差异并展现出高可重复性。研究人员证明，不同敷料之间的顺应性差异显著，但不受敷料尺寸或渗出液体积的影响，而侧向扩散和吸收时间则可能受这两个参数的显著影响。最后，研究人员证明该测试能够成功预测敷料在组织模型中对复杂形状伤口的适应性，因此适用于简单且经济高效的顺应性测量。

论文解读

一、研究背景与问题

伤口敷料的顺应性（conformability），即敷料适应不规则、深部或高活动性伤口轮廓的能力，是先进敷料的关键性能要求之一。顺应性良好的敷料能够通过变形适应伤口形状，防止敷料与伤口之间空腔的形成，这对于确保患者舒适度、维持持久粘附以及降低感染风险、促进组织愈合至关重要。皮肤伤口极易受到细菌定植和感染，一旦发生感染则难以根除并干扰组织再生。敷料与伤口的接触可通过形态学线索促进愈合，而敷料对伤口复杂形状的适应不良则会造成机械应力，阻碍组织修复。

目前顺应性的测量遵循BS EN 13726-4:2003和2023标准，该标准基于拉伸强度下的延展性和永久变形来评估“顺应性相关方面”。然而该标准仅涉及敷料对解剖部位的适应性而非对病灶本身的适应性，且测试在标准化湿度和温度条件下的干燥样品上进行。临床使用的伤口敷料往往处于湿润状态，水分可显著改变敷料的力学性能，渗出液吸收引起的溶胀会改变几何形状进而影响力学性能，部分敷料湿润后甚至会发生胶凝化，呈现完全不同的力学行为。为此，已有多种替代测试方法被采用，包括悬垂性测试、弯曲测试、动态关节测试、软组织模型、压力映射及接触面积分析等，但这些方法或存在与渗出液引流相关的问题，或需要复杂昂贵的测试设备和冗长的操作流程。

近期Brennan等人提出了基于相对溶胀上升（Relative Swelling Rise，RSR）的新测试方案的初步概念验证，但该研究仅测试了一种敷料类型，未验证其对不同敷料类型和组成的适用性及其区分不同顺应性水平的能力，也未与不同方案进行比较以证明其预测复杂伤口形状适应性的能力。

二、研究内容与意义

针对上述问题，本研究旨在验证该简便方法评估敷料顺应性的适用性，比较多种吸收层材料、类型和尺寸不同的敷料，评估测试的适用性及其检测不同敷料间顺应性差异的能力。同时，研究将吸收时间和渗出液侧向扩散纳入测试中的关键评估参数，以探究顺应性是否与渗出液引流不足相关。最终，研究通过专门开发的伤口模型验证该测试在模拟真实场景条件下评估敷料对复杂伤口形状适应性和高体积渗出液吸收能力的效果。该研究的开展为敷料顺应性提供了一种简单、经济且可同时评估多项参数的测试方案，对敷料性能筛选和临床前评估具有重要意义。

三、主要技术方法

研究人员依据ISO 13726-1:2002标准制备了模拟渗出液溶液（含142 mM氯化钠和2.5 mM氯化钙的去离子水溶液）。测试对象为一种商用高顺应性硅酮泡沫敷料（Biatain Silicone，Coloplast A/S，丹麦），并与相同几何形状（吸收层厚度相同）但材料不同的敷料进行比较，包括羧甲基化纺丝纤维素纤维敷料、水细胞聚氨酯泡沫敷料、聚氨酯泡沫敷料和水细胞脂质胶体敷料。所有敷料测试了12×12 cm2尺寸，部分材料额外测试了15×15 cm2尺寸以研究吸收面尺寸的影响。通过使用不同直径的金属围栏（3和4.5 cm，以及4.5和6 cm）控制与敷料接触的液体体积。自由溶胀吸收容量（Φ100%）依据ISO 13726-1:2002测定，后续测试使用相当于Φ100%的80%的液体量。吸收时间从敷料与测试溶液接触瞬间开始计时直至完全吸收。溶胀通过围栏内气泡形成和/或厚度显著增加进行定量评估，计算净厚度增加（h_net = h_gross ? h_dry）及相对溶胀上升值。方法验证采用具有复杂高度轮廓的模具以及自主研发的简化三维组织模型（明胶B型10% w/v经微生物转谷氨酰胺酶交联模拟组织层，叠加模拟渗出液层），敷料与模型接触5分钟后评估其适应复杂形状的能力。

四、研究结果

2.1 吸收溶液量与吸收时间

所有敷料均能完全吸收测试溶液，β值（敷料增重与添加溶液量之比）范围为0.96至1，表明蒸发或意外损失可忽略不计。敷料在30分钟内完全吸收测试溶液的能力不显著依赖于敷料尺寸或围栏直径（即溶液体积），不同材料间也无显著差异，表明所有敷料均表现出较高的渗出液引流效率，该参数不足以区分不同敷料。然而，吸收模拟渗出液所需时间存在显著差异：硅酮泡沫敷料吸收几乎瞬时完成（最大约1.5分钟），且吸收时间随敷料尺寸增大而缩短；聚氨酯泡沫敷料同样呈瞬时吸收；羧甲基化纺丝纤维素纤维敷料吸收较慢（最短2至4分钟），且随敷料尺寸和围栏直径增大而显著增加，尺寸15与围栏60组合时超过5分钟；水细胞聚氨酯泡沫和水细胞脂质胶体敷料的吸收时间处于同一量级（较小敷料2至4分钟，最大可达6分钟）。后三种敷料相对较长的吸收时间随溶液体积增加而延长，可能表明其对高渗出液伤口的引流能力不足。

2.2 溶胀：宏观观察

硅酮泡沫敷料在液体吸收阶段即形成气泡，测试溶液局限于气泡区域内，周围区域无明显厚度或形态变化，触感干燥，其行为不受敷料类型、尺寸和围栏直径影响，表明其良好的伤口床适应性。羧甲基化纺丝纤维素纤维敷料中测试溶液扩散至整个敷料，敷料趋于弯曲变形形成褶皱但无明显厚度变化，表明其具有较高的变形能力，至少在中等复杂形状下可实现伤口粘附，触感湿润。水细胞聚氨酯泡沫敷料在12.5×12.5尺寸下出现溶液扩散至围栏区域外的现象（程度低于纤维素敷料），触感湿润，而15×15尺寸无扩散且触感干燥。聚氨酯泡沫敷料无气泡形成或可见厚度变化，溶液局限于围栏区域内，仅外层薄膜出现溶胀且低于最小顺应性阈值。水细胞脂质胶体敷料出现溶液扩散至围栏区域外的现象，且显著依赖于围栏直径，随溶液体积增大而扩散更广泛，触感干燥，外层薄膜上层可见翘起但无气泡形成。结果表明溶胀主要与敷料组成相关，泡沫类敷料在适应性方面表现更优；合成聚合物泡沫能更好地限制侧向扩散，而水胶体（天然聚合物）和水细胞聚氨酯泡沫则呈现广泛扩散。溶液扩散至围栏外应视为负面因素，意味着渗出液可能扩散至受影响区域外的健康皮肤；表面保持湿润的敷料也需特别关注，因为伤口床及周围健康组织过度湿润可导致浸渍。该测试可通过视觉观察直接区分不同顺应性程度：无变化、形状适应和气泡形成。数据表明顺应性与侧向扩散或保持干燥表面的能力不相关，各参数应分别评估。

定量数据证实了上述观察结果：仅硅酮泡沫敷料观察到围栏内气泡形成，其吸收后高度和平均净高度增加（h_net,μ）显著高于阈值，比其他敷料高一个数量级。其他敷料的α值（平均净气泡高度与围栏直径之比）均低于0.2的显著性限值，所有气泡高度值均低于1.4 cm。硅酮泡沫敷料的α值存在敷料尺寸依赖性（较小敷料α值更高），而同一敷料对围栏直径无显著依赖性。观察到的α值与先前研究一致（12.5×12.5敷料为0.47和0.46，对比文献值0.48；15×15敷料为0.33和0.39，对比文献值0.36），证实了测试的可重复性。所有敷料尺寸和围栏直径下的气泡高度均超过1.4 cm的最小阈值。对于给定敷料尺寸，气泡高度随围栏直径增大而增加；对于给定围栏直径，较大敷料的气泡高度较低。

在与复杂形状模具接触时，高顺应性敷料能适应不同高度和谷区，验证了气泡方法预测顺应性的能力。在使用模拟组织的情况下，组织模拟水凝胶的存在不延迟流体吸收，敷料再次表现出对复杂形状的适应性，且未在与敷料直接接触区域外的任何区域观察到溶液扩散。

五、讨论与结论

本研究验证了所提出的方法，证明其适用于不同类型的敷料，能够区分高、低顺应性，并可预测敷料对伤口床（包括复杂形状）的适应能力。该方法能够评估因组成、吸收层类型和敷料尺寸导致的显著差异，适用于多种材料的筛选，同时允许测试不同体积的渗出液。

关于不同敷料的行为，结果表明不同敷料在顺应性方面表现各异，进一步证实了该参数对评估敷料性能的重要性。关于顺应性测量可得出以下结论：敷料组成和技术与其顺应性之间存在强相关性，而顺应性不受溶液量或敷料尺寸影响，是敷料的固有特性；不同溶液量虽不影响顺应性，但可影响吸收时间，其影响方式取决于组成和尺寸；能够有效吸收适当体积液体的敷料不一定具有良好的顺应性。

此外，敷料在吸收时间、侧向扩散和保持伤口界面干燥表面能力方面存在显著差异，这些参数均可能影响伤口愈合，应予以考虑。同时这些参数与顺应性不一定相关，应分别评估。因此，为提供准确评估，测试应包含吸收时间和侧向扩散，并考虑基于渗出液体积的不同响应。

所提出的测试是顺应性评估的模型，仍需进一步临床验证。然而，它能够以快速简便的方式同时测定顺应性、侧向扩散、保持干燥表面能力和吸收时间，无需复杂设备或设计组织模型。因此，该测试有望用于敷料顺应性的快速、经济测定。未来研究应在临床环境中验证顺应性及其对组织愈合（愈合时间和程度）和感染率的影响，因为不同伤口位置和类型以及可能的感染增加可能影响复杂伤口（如超大尺寸伤口）的治疗，例如通过干扰敷料对伤口的粘附或其封闭伤口的能力。