《纺织科学研究》2024年11月刊选登：医疗卫生用莱赛尔研究与应用进展

文献引用格式：郑小佳.医疗卫生用莱赛尔研究与应用进展[J].纺织科学研究,2024,(11):23-29.

郑小佳

（海西纺织新材料工业技术晋江研究院，

福建 晋江 362200）

医用纺织材料是纺织工程中一个新兴且重要的专业分支领域，一直以来吸引了大量的研究关注，并成为纺织行业中快速增长的一部分。其产品范围涵盖湿巾、面膜等卫生用品，绷带、敷料、组织工程材料、生物支架等医疗器械产品。随着技术的进步，医用纺织品行业正在迅速发展和扩张，人口老龄化和生活水平的提高将持续推动这一产业的增长^[1]。医用纺织品在医院、卫生保健机构、家用纺织品市场和酒店等领域的应用也在增长。多数情况下，莱赛尔纤维和其他再生纤维可被用于制造医用纺织品^[2]。

本文综述了莱赛尔医用材料研究现状与应用进展情况，介绍了莱赛尔的制备与基本性能、医疗卫生用莱赛尔功能叠加与改性技术，以及莱赛尔在医疗卫生领域的应用，如湿巾、面膜、熔喷布（口罩、防护服）、创伤/止血敷料等，总结了莱赛尔在医疗器械领域的应用主要集中在Ⅰ类、Ⅱ类，提出了医用莱赛尔长丝、莱赛尔降解周期可控性研究的建议，为其进一步技术开发、应用研究提供参考。

莱赛尔（lyocell）纤维被称为21世纪的绿色环保纤维。莱赛尔以生物质为原料，目前较为常见的原料以木材、竹材、棉短绒、麻类材料为主。根据GB/T 4146.1—2020《纺织品 化学纤维 第1部分：属名》，莱赛尔纤维是由有机溶剂（NMMO）纺丝工艺得到的纤维素纤维。根据原料来源和加工工艺分类，莱赛尔纤维属于生物基新型纤维素纤维，具有生产过程环境友好、原料可再生、产品可生物降解等优良特性^[3-6]。

莱赛尔纤维在结构上与粘胶纤维和棉纤维有很大不同。粘胶、莱赛尔和棉纤维的截面分别为花边形状，大致呈圆形和腰圆形，如图1所示^[7]。莱赛尔和其它纤维素纤维的性能比较如表1所示^[8-9]。

纤维素纤维具有良好的生物相容性。相较于棉纤维，莱赛尔纤维的回潮率更高，同等条件下具有更大的吸液容量。莱赛尔纤维聚合度高于粘胶纤维，纤维强度高于粘胶纤维和棉纤维，还具有很高的湿模量。因此，莱赛尔纤维比粘胶纤维具有更高的韧性以及更好的热稳定性^[10]。

在莱赛尔纺丝过程中，纤维素几乎不发生降解，纤维素链长，分子间氢键强；莱赛尔纤维素分子结晶度高，分子间接触紧密；莱赛尔的结晶区和非结晶区都具有高取向、高度有序的纤维素链排列和强的价键。

原纤化是指一些纤维在溶胀、力学和摩擦的作用下沿纤维轴分裂的现象。原纤化在纤维中很常见，尤其是在莱赛尔纤维中。这是因为膨胀作用导致分子间结合力减弱，加之结构的高度有序性导致原纤维之间的缠结减少，有利于原纤维的分离。原纤化效应为莱赛尔纤维的应用提供了想象空间，尽管在某些应用中原纤化被认为是缺点，但这一特性却赋予纤维出色的触感，即所谓的“桃皮绒效果”。采用一些方法可以改善原纤化，如酶、碱、易护理树脂和交联化学处理等^[7,11-12]。

上述特征决定了莱赛尔特别适合开发环保型医疗器械、卫生健康用纺织制品。

2.1 共混交织 

发达国家拥有较为丰富的医用纺织制品，技术先进且市场完善。相比之下，一些发展中国家，比如印度，面临着人口增长、生活水平与医用耗材需求上的矛盾，亟需解决医护服装、床上用品、手术服等基础医用纺织品耗材的大量需求。

莱赛尔与竹炭纱的恰当混合展现出出色的抗菌性能^[13]。印度PSG技术学院（PSG College of Technology）、卡帕加姆理工学院（Karpagam Institute of Technology）、库马拉古鲁技术学院（Kumaraguru College of Technology）的研究人员研发了聚酯基竹炭纤维/莱赛尔纤维混纺纱及其织物，通过改变纱线含量的比例，开发出4种平纹机织物。通过各项技术测试，这些织物可满足医用纺织品的严格要求：聚酯基竹炭纤维具有高多孔性，能够赋予织物更高的透气性、透湿性、导热性和排汗能力，且能有效吸附有异味的挥发性微生物，从而减少微生物的气味和生长；莱赛尔纤维含量越多，织物的吸水率越高，水扩散直径也更偏向于莱赛尔的方向，证明了其更好的水管理性能；莱赛尔还有助于降低平纹机织物的静、动摩擦系数。综合考虑医用纺织物抗菌性和舒适性的基本质量要求，75%聚酯基竹炭纱和25%莱赛尔纱共混交织物在吸湿性、水扩散性能方面具有最佳的织物强度、较高的抗微生物性、良好的导热性和较高的透湿性^[14]。

2.2 静电纺丝/喷涂技术

研究人员采用静电纺丝/喷涂技术将氧化锌、聚丙烯腈、二甲基甲酰胺组成的纳米膜涂覆在莱赛尔无纺布上，并对所制备的产品的细菌过滤效率进行了评估。根据ASTM F2101测试，纳米膜涂覆后的样品细菌过滤效率由涂覆前的80%提高到99%^[15]。该技术为提高医用口罩的性能提供了参考。

2.3 银离子改性

作为抗菌剂，银离子和无机银盐（特别是硝酸盐）自古以来就众所周知。银离子具有很强的抑制和杀菌作用以及广泛的抗菌活性，已应用到医疗领域。含有少量银的纺织品在治疗神经性皮炎或银屑病方面已经显示出积极的效果。研究人员Zikeli S将海藻、金属离子（银离子）加入莱赛尔纤维获得抗菌效果^[16]。

Praskalo‐Milanovic J Z等人结合莱赛尔纤维和银离子的独特抗菌性能，利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）介导氧化莱赛尔纤维，通过化学吸收从硝酸银水溶液中渗入莱赛尔纤维，制备得到抗菌莱赛尔纤维，在体外评估了载银莱赛尔纤维对不同病原体的抗菌活性，证实了载银莱赛尔纤维对白色念珠菌（ATCC 24433）、金黄色葡萄球菌（ATCC 25923）和大肠杆菌（ATCC 25922）的抑菌活性较好^[17]。Smiechowicz E等人研究了以纳米银离子和纳米二氧化硅改性的莱赛尔型纳米复合抗菌纤维素纤维，考虑到所获得纤维的潜在医疗应用，在人类和小鼠细胞中验证了包裹在纤维中的银纳米颗粒的抗菌活性和细胞毒性，制备了具有高品质抗菌性能、对人体组织安全且适用于医疗用途的莱赛尔改性纤维^[18]。

2.4 铜离子改性

Song J等人制备了一种铜离子抗菌莱赛尔纤维，提高了莱赛尔纤维的抗菌耐久性^[19]。Wendler F等人利用离子交换树脂修饰莱赛尔纤维并加入铜离子，制备得到具有抗菌、抗病毒和抗真菌性能的生物活性莱赛尔纤维^[20]，可应用于对微生物有控制要求的医疗用品。

2.5 蜂胶环保抗菌处理

Rogina-Car B等人研究了用于伤口护理的环保天然物质，开发出具有可生物降解特性的医用莱赛尔非织造布，通过优化天然蜂胶的用量与处理时间，获得了更好的抗菌效果和吸收性能。将经处理的织物基材层与未经处理的纺织基材层结合，也可以实现更好的吸收性能。与通过浸渍添加抗菌剂的传统方法相比，这种处理工艺在生态方面更有优势，且获得了更好的抗菌性能，具有更大的发展潜力^[21]。

2.6 壳聚糖改性

微生物引起的疾病和医院感染数量上升，催生了人们对新材料的深入研究。其中，使用壳聚糖对纤维进行功能化处理获得了大量关注。壳聚糖吸附是一个复杂的过程，影响吸附性能的主要纤维结构参数有非晶相量、纤维比表面积、羧基含量等^[22]，外用纤维材料最重要的生物医学特性是其抗菌性能^[23]。贝尔格莱德大学（University of Belgrade）研究人员发现，选择性氧化和壳聚糖包覆的莱赛尔纤维显著抑制了所测试病原体的生长，证实了使用氧化纤维素莱赛尔纤维获得生物活性纤维素-壳聚糖纤维的可能性。莱赛尔纤维首先被高碘酸盐氧化，以增加其醛含量，然后壳聚糖在不使用合成交联剂的情况下接枝到氧化纤维素纤维上。在第二阶段，壳聚糖的游离氨基与纤维素的醛基反应，与氧化莱赛尔纤维相比，高碘酸盐氧化降低了纤维的机械性能，而壳聚糖处理的氧化纤维提高了其力学性能。壳聚糖包覆的莱赛尔纤维通常对革兰氏阳性菌——金黄色葡萄球菌的杀菌作用强于革兰氏阴性菌——大肠杆菌，不同分子量壳聚糖包覆的莱赛尔纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均展现出很高的活性，而分子量较高的壳聚糖比分子量较低的壳聚糖更有效^[24]。

2.7 等离子体改性

韩国首尔国立大学（Seoul National University）、韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology）和美国堪萨斯州大学（Kansas State University）研发人员合作研究了具有非对称吸湿性的纳米结构超疏水莱赛尔织物的水分管理性能，通过在织物一侧进行两步等离子体处理，制备出单侧超疏水莱赛尔织物，处理过的超疏水面表现出防水性，其静态水接触角大于161°，而未经处理的背面保持了亲水性并表现出增强的横向润湿性能。与未处理的莱赛尔织物相比，超疏水处理的莱赛尔织物保持了80%的吸湿性，干燥速度更快。超疏水处理后的莱赛尔织物的透气性和水蒸气透过率几乎没有变化。经过温和的洗涤循环后，其超疏水性能保持不变。这种超疏水纺织品将适用于一面需要防水而另一面需要吸水的应用，如医疗手术服、伤口敷料和卫生产品等^[25]。

2.8 羧甲基化改性技术

羧甲基化反应作为纤维素醚化反应的一种，能使纤维发生碱性润胀的同时，在纤维素表面C2、C3、C6位置处非选择性地引入羧甲基基团。羧甲基基团的引入能有效克服纤维素分子间和纤维素分子内强氢键的作用，赋予纤维表面更强的负电荷，使纤维的内部结构变得更为松散，化学可及度更高。除此之外，羧甲基反应的整个过程相对环保，不会产生一些有毒有污染的物质^[26]。许多纤维素通过化学处理可被转化成水溶性高分子。羧甲基纤维素（CMC）是一种水溶性纤维素衍生物。从化学的角度来看，CMC可以在碱性条件下用氯乙酸处理纤维素来制备，通过控制反应条件，可以把纤维素的羧甲基化控制在不同的程度。羧甲基化处理也可以用来将棉、粘胶或莱赛尔制成具有高吸湿性的羧甲基纤维素纤维或其制成品（纱线、织物、非织造布），经羧甲基化处理后可以被进一步加工成水溶型止血纱布、创面用敷料、绷带等医疗用产品^[27-28]。

3.1 熔喷布

熔喷布具有比表面积大、空隙小、孔隙率高、质量轻薄等特点，能够有效阻隔细菌、病毒等微生物，是口罩、防护服、手术衣、病室帷幕及床单等医疗卫生用品的主要材料。目前熔喷布的主要材料是聚丙烯。2019—2022年新型冠状病毒（COVID-19）流行期间，熔喷布材料经历了大幅价格波动。前期由于口罩、防护服等材料的大量需求，熔喷布供不应求，最高峰价格增长超过30倍，一度出现“一布难求”的状况。由于大部分口罩、防护服是一次性使用产品，疫情期间造成了大量的废弃。聚丙烯原料来源于化石燃料，属于石油基原料，存在降解困难，一定程度上造成了环境污染问题，且聚丙烯材料在实际人体接触使用过程中由于吸湿性较差往往给使用者带来闷热不适的感觉。

莱赛尔具有原料来源可再生、制成品可降解的优点，成为研究机构及其研发人员的重点研究材料。德国研究机构Fraunhofer IAP、德国公司REICOFIL GmbH与美国公司Weyerhaeuser Company合作开发了一种生产莱赛尔基纤维素熔喷非织造布的技术。该技术的溶液准备阶段包括粉碎、溶胀、溶解和过滤，中试生产线配备Exxon型熔喷组件、洗涤和卷绕设备，工作宽度为60cm，从溶液进料到最终产品的生产周期约为3小时^[29]。美国公司Biax与德国公司REICOFIL GmbH合作，建设了幅宽1m的莱赛尔熔喷试验线，并计划在欧洲或北美地区安装工业规模的纤维素熔喷装置^[30]。东华大学李顺希等人设计了一套新型专用设备，克服了常规熔喷设备莱赛尔可纺性差、不具备良好处理纤维素/NMMO·H₂0溶液的能力等缺点，制备得到综合性能较好的莱赛尔熔喷布，尤其具有良好的吸水性能，其吸收水的质量可达自身质量的8倍左右，还具有较高的纤维直径不匀率，CV值大多在30%~50%^[31]。

3.2 医院和养老院用被子、枕头的填充物

为满足日益严格的法规要求，奥地利公司Hefel Textil测试了100%兰精（Lenzing）莱赛尔填充物制成的被子，结果显示所有产品都通过了香烟燃烧试验。随着室内粉尘过敏问题的增加，以及卫生方面的考虑，消费者及患者对被子的可洗涤性需求增加。通过将Lenzing莱赛尔与聚酯混合，可以实现与100%聚酯相同的起绒稳定性与耐洗涤效果，而且莱赛尔特定的水分管理性能还提升了产品的舒适度^[32]。

由于价格、可用性和耐用性的原因，聚酯是最常用的枕头填充材料，然而，它的缺点在于疏水性和缺乏生物降解性。斯洛文尼亚大学、兰精公司、德国海恩斯坦研究院研发人员合作研究了含莱赛尔纤维填充物枕头的物理和微气候特性。在模拟睡眠条件下，使用热出汗人体模型进行测试，证明了填充物由50%莱赛尔与聚酯混合制成的枕头具有更好的湿度管理性能，比填充物由纯聚酯制成的枕头表现出更好的微气候。较高的莱赛尔含量（50%）改善了枕头在反复洗涤和干燥后的保形特性^[33]。上述研究表明，莱赛尔作为填充材料表现出较好的医疗和卫生优势。

3.3 医疗用文胸

医用或术后文胸旨在满足女性乳腺部位术后的医疗特殊需求，兼顾了身体的舒适性和女性术后身体外观的变化。大多数医院通常会建议患者术后佩戴文胸，以减少手术部位的肿胀和压力。Rogina-Car B等人对莱赛尔针织物进行了研究测试，认为莱赛尔针织物能够为术后患者提供必要的舒适度和微生物屏障，减少对接受手术的身体部位的刺激^[34]。

3.4 特应性皮炎/湿疹中的应用

功能性纺织品在医学应用中越来越重要，它们在特应性皮炎、牛皮癣等炎症性皮肤病以及糖尿病患者中起着至关重要的作用^[35]。特应性皮炎是一种慢性复发性炎症皮肤病，病因是多因素的，需要多种治疗手段来消除触发因素并改善皮肤屏障功能。Love E W等人研究并评估了莱赛尔如何影响皮肤屏障功能，认为莱赛尔是一种有益的材料，可以改善患者的舒适度。在柔软度、温度和湿度控制方面，莱赛尔比棉更受欢迎，这表明莱赛尔可以作为棉的替代品^[36]。最佳的皮肤屏障功能对于特应性皮炎患者至关重要，有助于预防病情恶化。

3.5 医用敷料

Rajendran S等人研究了莱赛尔纤维敷料在慢性伤口的治疗中取代海藻酸盐敷料的效果。莱赛尔比海藻酸盐具有更好的吸收性，减少了护理时间，避免了对新组织生长的创伤^[37]。Bauer J等人基于莱赛尔和壳聚糖两种生物聚合物开发了医疗用抗菌止血材料，将这两种聚合物溶解在离子液体中，然后通过熔喷纺丝技术成型为非织造布，或使用壳聚糖涂覆莱赛尔熔喷垫，制备得到的非织造布具有抗菌活性、止血特性以及生物相容性^[38]。

3.6 湿巾基材

湿巾^[39]类非织造产品在医疗、卫生和化妆品领域的应用日益增长，可冲洗的非织造湿巾可以由生物可降解聚合物制成，如聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚羟基烷酸酯（PHA）、木浆、短粘胶、短莱赛尔和短棉。与损坏管道系统的不可降解消毒湿巾相比，这些产品具有多种优点^[40]。奥地利兰精集团以莱赛尔短切纤维为原料，利用湿法成网和水刺加固处理技术，制备具有高拉伸强度和生物可降解性能等较多优异性能的非织造产品，可用于湿厕纸、可冲洗湿巾等领域^[41]。湿纸巾在使用过程中，其力学性能主要涉及湿态强力，即湿强。湿强值越大，湿纸巾的品质越好。在同等湿强条件下，莱赛尔纤维的用量可少于粘胶^[42]。同时，莱赛尔纤维光滑的表面使湿纸巾具有良好的亲肤性，产品在使用中不易导致皮肤过敏。

3.7 面膜基布

面膜基布的材质是决定面膜使用感受和使用效果的主要因素。面膜基布由无数根纤维组成，纤维自身的性能越好，面膜的功效越能得到发挥。由莱赛尔纤维制备的面膜基布吸水性比普通的材料更优越，与面部的贴服性更好。由于特殊的加工工艺，此类面膜基布没有化学品残留，安全性更高，可完全降解，符合环保理念^[43]。福建南纺有限责任公司以莱赛尔纤维为主要原料，运用水刺非织造工艺制备出具有保水性、贴肤性、通透性和使用安全性的面膜产品^[44]。

3.8 医用冲洗液

目前在临床医学领域，外伤创面或手术切口均需进行冲洗。虽然生理盐水在临床应用中较为普遍，但常规生理盐水冲洗仅能对创面或切口起到冲刷作用，不能起到促愈合、防粘连的功效。因此，很多患者会出现术后切口、创面迟迟难以愈合，甚至发生术后粘连等情况，给患者造成了很大的痛苦。手术后粘连是指结缔组织纤维与相邻组织或器官结合在一起而形成的异常结构，是术后愈合过程中必然的病理生理过程。为了解决手术后粘连的问题，北京纺织科学研究所提供了一种医用止血防粘连材料及冲洗液的制备方法：以预处理过的粘胶纤维或天丝（属名为莱赛尔）为原料，经过活化、醚化、中和、洗涤、干燥处理得到医用止血防粘连材料，将醚化纤维素和氯化钠按照不同的重量百分比溶于注射用水中，制备出医用止血防粘连冲洗液。这种冲洗液能为创面提供低氧、微酸的生理环境，促进坏死组织的吸收，减少吻合口漏，使组织愈合速度加快^[45]。

3.9 纱布、绷带等

莱赛尔纤维可以应用于各种需要与皮肤接触的医疗与卫生领域，如一次性使用的纱布、绷带、棉签、卫生棉条、手术遮盖物等^{[37,39,46-47]}。通过在莱赛尔织物上沉积导电金属层制备纺织基智能材料，帮助检测患者的皮肤温度。与金属铜线相比，这种基于纺织品的温度传感器不仅重量更轻，而且能够保持纺织品的柔性结构^[48]。Wagner V等人在医疗工作服的筛选生命周期评估和潜在的缓解方案中表明，用莱赛尔纤维代替棉纤维可能更有效，还能够减少一些对环境的影响^[49]。

1）技术成熟、有需求、价格合适是推广应用的基础，材料来源及其产能则决定了规模。目前，莱赛尔在研究与试验开发、小批量生产细分领域的产品中正在得到推广应用。随着医用莱赛尔制备技术的发展以及市场需求的增长，莱赛尔创伤覆盖材料、止血材料等相关产品有望在医疗器械领域得到更多开发与更大规模应用。

2）医用莱赛尔标准目前尚处空白，现有标准多是参考棉、粘胶等纤维素纤维在医用领域方面的标准。在与棉、粘胶等常规纤维素纤维产品进行对照试验与性能比较的同时，需要对莱赛尔在具体医疗用途方面进行标准制定，给出具体技术指标并规范产品适用场景，为更进一步推广应用提供质量检测依据。

3）当前研究主要集中在短纤及其制成品（如纱线、针织物、机织物）、非织造布等技术上，因此，莱赛尔在医疗方面的应用领域基本局限在I类与Ⅱ类医疗器械产品。今后，随着莱赛尔长丝制备技术、莱赛尔降解周期可控性方面的研究与发展，莱赛尔将有望在补片、可吸收组织加固材料等Ⅲ类医疗器械产品上得到开发与应用。