[發(fā)明專利]一種濕度響應(yīng)人工皮膚及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810760151.5
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108815582A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾祥瓊;陳景民;李久盛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號: A61L27/60
• 分類號: A61L27/60;A61L27/56;G09B23/28
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31251
• 代理人: 劉紅梅

本發(fā)明公開了一種濕度響應(yīng)人工皮膚及其制備方法和應(yīng)用，所述濕度響應(yīng)人工皮膚各組分的重量百分比為：親水網(wǎng)絡(luò)為10％～49.5％，親油網(wǎng)絡(luò)為50％～89.5％，致孔劑為0.5％～1.5％。所述親水網(wǎng)絡(luò)由親水性化合物和水組成，親水性化合物和水的質(zhì)量比為7～20:80；所述親水網(wǎng)絡(luò)還包括偶聯(lián)劑，該偶聯(lián)劑和所述親水性化合物的質(zhì)量比為0～0.2:1。所述親油網(wǎng)絡(luò)由有機(jī)硅和交聯(lián)劑聚合獲得，所述有機(jī)硅與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為10～80:1；所述有機(jī)硅為含乙烯基的硅氧烷，所述交聯(lián)劑為含Si?H鍵的硅氧烷。本發(fā)明通過將親水網(wǎng)絡(luò)和親油網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，使得所制備的人工皮膚具有吸水和濕度響應(yīng)特性；與硅膠皮膚相比能吸收大量的水，能夠同時模擬干燥和濕潤的皮膚的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)用仿生材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種濕度響應(yīng)人工皮膚及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

皮膚是人體的最大器官，具有重要的物理、化學(xué)及生物學(xué)屏障功能。在日常生活中，由于勞動、鍛煉、保健、美容、保暖等需要，人體皮膚離不開與其他多種材料的接觸和摩擦。這些相互作用會涉及許多皮膚問題，如皮膚與紡織纖維材料、護(hù)膚品等接觸摩擦的舒適性，皮膚與勞動生產(chǎn)工具、體育用品等的擦傷起泡現(xiàn)象，皮膚與醫(yī)療器械相互作用時的引起的病人疼痛和組織損傷問題等。因此，研究皮膚與不同產(chǎn)品和材料之間的接觸和摩擦相互作用，對于更好地保持皮膚健康，改善皮膚接觸產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，提高人民的生活品質(zhì)具有重要的意義。

皮膚與不同產(chǎn)品和材料之間的接觸和摩擦相互作用受到皮膚的水合度、皮膚的力學(xué)性質(zhì)、皮膚的表面物理化學(xué)性質(zhì)、測試條件、環(huán)境溫度和濕度等的影響。皮膚是由表皮、真皮和皮下層構(gòu)成。由于皮膚各層的組成不同，其力學(xué)性質(zhì)也各不相同。J.van Kuilenburg等人在綜述中總結(jié)了人體皮膚的力學(xué)特性(Proceedings of the IMechE Part J:Journalof Engineering Tribology,2013, 227,4:347-359.)，其中干的角質(zhì)層的彈性模量為3.5～1000MPa，濕的角質(zhì)層的彈性模量為10～50MPa，活性表皮層的彈性模量為1.5MPa，真皮層的彈性模量為8～35kPa，皮下脂肪層的彈性模量為2kPa。除此以外，皮膚的彈性模量還受性別、年齡、測試部位、測試方法和條件、溫度、濕度以及皮膚水合度的影響。其中濕度和皮膚水合度的影響尤為顯著。由于皮膚力學(xué)性質(zhì)的不同，也會進(jìn)而影響皮膚與其他材料或產(chǎn)品之間的接觸和摩擦相互作用。因此，一種具備皮膚力學(xué)性能的人工皮膚對于研究皮膚與不同產(chǎn)品和材料之間的接觸和摩擦相互作用將具有重要的意義，也將有巨大的應(yīng)用前景。

作為與本發(fā)明密切相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，中國專利CN102526810A公開了一種以聚氨酯為基材，表面接枝聚N-異丙基丙烯酰胺的人工皮膚，具有一定的溫度敏感性，具備與皮膚接近的力學(xué)性能。中國專利CN103394122B公開了一種由纖維素-接枝-聚異戊二烯共聚物，具有類似皮膚真皮層的微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能：初始階段模量為1.2～9.8MPa，斷裂前模量為14.3～91.6MPa，斷裂強(qiáng)度為7.9～28.8MPa，斷裂伸長率為64-178％。通過調(diào)節(jié)體系纖維素的含量可以調(diào)控其微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，從而模仿不同類型的皮膚。中國專利CN106474567A 為了解決水凝膠材料制備的人工皮膚強(qiáng)度不夠的問題，提供了一種由水凝膠層和高分子可降解材料編織層組成的一種柔性人工皮膚，機(jī)械強(qiáng)度測試表明，所制備的厚度為300～600μm的人工皮膚，其拉伸強(qiáng)度為0.8～1.5MPa，斷裂伸長率為320～520％。中國專利CN103700303A公開了一種含二氧化鈦的硅橡膠制成的仿生皮膚，用作醫(yī)學(xué)教學(xué)模型，與現(xiàn)有硅橡膠相比力學(xué)性能、拉伸強(qiáng)度和抗撕強(qiáng)度都明顯提高。但是已有的報道均只能夠模擬單一類型皮膚的力學(xué)特性，不能夠模擬不同水合度狀態(tài)的皮膚的力學(xué)特性。

因此，為解決上述問題，本發(fā)明特提供一種能夠同時模擬干燥和濕潤皮膚力學(xué)特性的濕度響應(yīng)人工皮膚。

發(fā)明內(nèi)容