CN101829320B - 一种胶原蛋白凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种胶原蛋白凝胶及其制备方法。胶原蛋白凝胶含有胶原蛋白及抗菌剂，抗菌剂为壳聚糖和纳米银中的至少一种；还包含防腐剂、基质、分散剂、成膜剂和水，1g凝胶中含有胶原蛋白0.5-8.0mg，抗菌剂0.001-15mg，防腐剂1-50mg，基质10-50mg，分散剂50-100mg，成膜剂1-10mg，其余为蒸馏水。胶原蛋白凝胶是在万级以上洁净环境下采用分散剂对基质进行分散溶解后，在真空乳化均质机中逐一加入分散剂、基质、防腐剂、抗菌剂、胶原液，充分混合静置消泡后灌装。本发明的胶原蛋白凝胶适用于各种类型的开放性伤口及感染伤口、减轻色素沉着，具有良好的促进伤口愈合的作用，能维持长久的抑菌功能。

Description

一种胶原蛋白凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗用品领域，具体涉及一种胶原蛋白凝胶及其制备方法。

背景技术

临床上，由于各种外力因素及各种急慢性疾病引起的创伤病人越来外多，尤其是各种慢性疾病引起的溃疡。临床上处理此类创面一般先进行消毒，再敷上各种治疗药物。此类治疗方法在创面治疗中存在一定的局限性，例如：创面治疗主要以减小感染或避免感染为主，通过为创面提供洁净的环境，让创面自行修复；但此治疗方法存在换药频繁、创面愈合缓慢等缺点。另外，例如激光、光子治疗术后会形成疤痕，产生色素沉着。而且，目前市面上的抗菌敷料多以抗菌、护创为主，具有组织修复功能的并不多见，多以添加生长因子来促进修复。胶原蛋白是细胞外间质的主要成分，在创伤愈合方面胶原纤维形成网络结构和支架，连接细胞，通过润滑和趋化作用，引导上皮细胞迁入缺损区，并与修复细胞共同构成肉芽组织，胶原在肉芽组织成熟的过程中不断更新和改构，最终向正常结缔组织转化，促进上皮细胞覆盖伤口，完成组织重建。添加生长因子亦可以起到促进创面修复作用，但体外生长因子的生产工艺相对复杂，一般均需采用重组发酵的方法进行提取纯化。这一过程容易引入外源性物质，生物安全性都待进一步评价，另外由于工艺复杂，造成生产细胞生长因子的成本较高，如进行大规模的产业化生产具有一定的难度，患者常需承担高昂的治疗费用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术缺陷，提供一种胶原蛋白凝胶。该凝胶适用于各种类型的开放性伤口以及各种疾病引起的久治不愈并感染的伤口，如褥疮、动脉硬化等循环障碍导致的皮肤营养不良性损害、糖尿病诱发的溃疡以及性病引起的皮肤损害、角化过度和激光、光子嫩肤等美容手术后的皮肤修复等。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的胶原蛋白凝胶含有胶原蛋白及抗菌剂，所述抗菌剂为壳聚糖和纳米银中的至少一种。

所述纳米银的粒径为2～10nm。

所述壳聚糖包括低分子量和高分子量两种，低分子量为小于5000KD，高分子量为40-80万，脱乙酰度为80％～95％。优选的，所述壳聚糖为高分子量，脱乙酰度为80％～95％的壳聚糖。

所述的胶原蛋白凝胶还包含防腐剂、基质、分散剂、成膜剂和水，各组分的重量数为：1g凝胶中含有胶原蛋白0.5-8.0mg，抗菌剂0.001-15mg，防腐剂1-50mg，基质10-50mg，分散剂50-100mg，成膜剂1-10mg，其余为蒸馏水。

所述防腐剂为尼泊金酯类和Euxyl PE9010(主要成分是苯氧乙醇，溶剂是乙基己基甘油)中的至少一种。

所述尼泊金酯类为药用级的尼泊金乙酯、尼泊金甲酯与尼泊金丙酯的混合物、尼泊金甲酯或尼泊金丙脂。

所述基质为纤维素醚、纤维素醚衍生物和植物胶中的至少一种或两种。

所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素(HPMC)，优选的，所述羟丙基甲基纤维素(HPMC)其特性粘度为3500～5600mPa·s。所述植物胶为瓜尔胶。优选的，所述瓜尔胶为羟丙基瓜尔胶。

所述分散剂为药用级的丙二醇和丁二醇中的至少一种。

所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。所述聚乙烯醇(PVA)，优选的是PVA124。所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，优选的是PVP-VA-64。

本发明的第二个目的是提供一种可以工业化生产所述胶原蛋白凝胶的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：在万级以上洁净环境下采用所述分散剂对所述基质进行分散溶解后，在真空乳化均质机中按顺序逐一加入所述分散剂、所述基质、所述防腐剂、所述抗菌剂、所述胶原蛋白液与所述成膜剂的混合物和所述蒸馏水；转速50-200转/min条件下混合充分，静置消泡后灌装入已经通过消毒灭菌的药用包材中，即得到胶原蛋白凝胶。

本发明的胶原蛋白凝胶以胶原蛋白为主要功能性原料，添加合适的抗菌物质，以高分子材料为基质。胶原蛋白是细胞外基质，易被吸收，能为病变部位提供营养，可为创面新生细胞提供载体，促进上皮细胞的黏附和分配；而且依靠基质的作用，胶原蛋白具有药物缓释作用，它可携带抗菌物质缓慢释放，使抗菌效果更持久，因而可使创面维持良好的生长环境，利于伤口愈合，达到良好的治疗效果。另外，凝胶中的胶原对激光、光子治疗术后疤痕的形成具有辅助疗效，可提高手术效果，减轻色素沉着，可作为皮肤修复用品。

本发明选用壳聚糖和纳米银作为抗菌物质，纳米银作用原理为：银离子与伤口上的细菌接触时，它可以与细菌细胞中酶蛋白上的活性部分巯基(-SH)、氨基(-NH₂)等发生反应，从而使酶蛋白沉淀而失去活性，使病原细菌的呼吸代谢被迫终止，细菌的生长和繁殖因而得到抑制。同时纳米银可促进伤口愈合，促进受损细胞的修复与再生，去腐生肌，抗菌消炎改善创伤周围组织的微循环，有效地激活并促进组织细胞的生长，加速伤口的愈合，减少疤痕的生成。不会产生耐药性。壳聚糖作为抗菌物质，其抗菌机理为：对于革兰阴性菌，主要是由于小分子的壳聚糖(分子量小于5000KD)渗透进入到微生物细胞内，吸附细胞内带负电荷的细胞质，并发生絮凝作用，扰乱细胞正常的生理活动，从而杀灭细菌；对革兰阳性菌，主要是由于大分子的壳聚糖(分子量为40～80万)吸附在微生物细胞的表面，形成一层高分子膜，阻止了营养物质向细胞内运输，直至细菌死亡。另外，壳聚糖还具有良好的生物相容性、生物可降解性、无毒、止血、止痛、抗菌、促进伤口愈合并减少疤痕等优点。壳聚糖可促进上皮细胞的再生，通过介到细胞增殖而促进伤口愈合，通过温和的急性炎性反应吸引大量的多形核细胞和巨噬细胞以清除组织碎片和血凝块。壳聚糖可促进纤维细胞的迁移，对基质细胞有趋化、迁移、激活作用，并加速细胞增殖和组织重塑过程，促进皮肤组织修复。壳聚糖的降解物N--乙酰葡糖胺(NAG)对组织的疤痕修复非常重要，且不会产生耐药性。这两种物质不是单纯抗菌，而是均能促进或参与组织修复的功能，同时也起到减轻色素沉着的作用，且不存在耐药性。

本公司提取的胶原蛋白，因其原料来源广泛、提取工艺简单，易实现产业化；且提取的胶原蛋白纯度较高，成份单一，生物安全性高。由该方法制备的胶原其用于凝胶中，不会改变胶原的生物学活性，使用方便、价格低廉，临床使用显示疗效显著。本发明在无菌条件下制备的含上述组分的胶原蛋白凝胶可同时起到护创修复的功效，不仅可作为医疗用品使用，还可作为化妆品使用。在临床可用于各种类型的开放性伤口、各种疾病引起的久治不愈，合并感染伤口如褥疮、动脉硬化等循环障碍导致的皮肤营养不良性损害、糖尿病诱发的溃疡以及性病引起的皮肤损害，角化过度等，具有促进伤口愈合，抗菌消炎，保持创面持久未感染或减轻感染程度的功效；凝胶涂于创面上可形成一层透气膜，具有隔离细菌而又不影响创面的透气性，缩短创面愈合时间，减少换药频率，减轻患者痛苦等具有重要的意义。

附图说明

图1是实施例1中的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，1，2均为胶原蛋白凝胶样品，M为sigma I型胶原蛋白标准品；

图2是实施例1中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图；

图3是实施例2中的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，其中，1为sigma I型胶原蛋白标准品，2-6均为胶原蛋白凝胶样品；

图4是实施例2中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图；

图5是实施例3中的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，其中，1为sigma I型胶原蛋白标准品，2为胶原蛋白凝胶样品；

图6是实施例3中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图；

图7是实施例1-2中的胶原蛋白凝胶产品；

图8是实施例3中的胶原蛋白凝胶产品；

图9为实施例5中的胶原蛋白凝胶产品用于激光术后患者皮肤修复的使用效果图。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的胶原蛋白凝胶由下列成分按下述方法制备：在万级以上洁净环境下采用分散剂对基质进行分散溶解后，在真空乳化均质机中按顺序逐一加入分散剂、基质、防腐剂、抗菌剂、胶原蛋白液与成膜剂的混合物和蒸馏水；转速50-200转/min条件下混合充分，静置消泡后灌装入已经通过消毒灭菌的药用包材中，即得到胶原蛋白凝胶。上述各组分及其重量数为：分散剂为丙二醇，基质为羟丙基甲基纤维素(HPMC，其特性粘度为4000mPa·s)，防腐剂为医用尼泊金甲酯和尼泊金丙酯、抗菌剂为纳米银，成膜剂为聚乙烯醇124(PVA124)。1g凝胶中含有胶原蛋白2.7mg，纳米银0.05mg(浓度为50ppm，粒径2nm)，医用级尼泊金甲酯0.8mg、尼泊金丙酯0.2mg，HPMC 40mg，PVA124 5mg、PVP-VA-64 5mg，丙二醇100mg，其他用蒸馏水补足。上述组分的胶原蛋白凝胶称之为胶原蛋白凝胶1-1号。

上述纳米银可以为0.3mg，粒径为10nm，称之为1-2号；或者纳米银0.4mg，粒径为5nm，称之为1-3号。

将上述1-1、1-2、1-3号胶原蛋白凝胶进行抑菌试验，结果如下表1所示，抑菌效果良好。

表1

本实施例中的胶原蛋白凝胶可用于感染性伤口的创伤修复，加速愈合。其对各种细菌、霉菌和真菌均具有良好的抑菌效果。图1为本实施例中的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，其中，1和2均为胶原蛋白凝胶样品，M为sigma I型胶原蛋白标准品，SDS-PAGE电泳显示胶原蛋白凝胶仍具有胶原特征带。图2是本实施例中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图，可见凝胶风干膜具有相对致密的结构。厚度0.20～0.56mm的膜水蒸汽透过率约401.66～462.76g/m².24h，高于正常皮肤(204.0±12.0g/m²·24h)及I度烧伤皮肤(278.40±26.4g/m²·24h)水平。涂抹在皮肤表面可以为创面提供一层保护性隔离膜，防止外界微生物感染，使用后经创面渗出液中的蛋白酶作用，凝胶膜中的胶原蛋白被降解而留下一些孔洞，因此不影响皮肤的正常呼吸。

实施例2

本实施例中的胶原蛋白凝胶由下列成分构成，各组分及重量百分比为：1g凝胶中含有胶原蛋白0.5mg，壳聚糖15mg，医用级尼泊金乙酯30mg，HPMC10mg，PVP-VA-645mg，丁二醇50mg，其他用蒸馏水补足。将上述胶原蛋白凝胶进行抑菌试验，结果如下表2。

表2

本实施例中的胶原蛋白凝胶可用于浅II度烧烫伤皮肤组织结痂后护理和修复，淡化或减轻疤痕。其对各种细菌、霉菌和真菌均具有良好的抑菌效果。图3是本实施例的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，其中，1为sigma I型胶原蛋白标准品，2-6均为胶原蛋白凝胶样品。电泳结果显示凝胶中仍具有胶原特征带。图4是本实施例中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图，可见凝胶风干膜具有相对致密的结构。厚度0.20mm的膜水蒸汽透过率约462.76±12.83g/m²·24h，高于正常皮肤(204.0±12.0g/m²·24h)及I度烧伤皮肤(278.40±26.4g/m²·24h)水平。涂抹在皮肤表面可以为创面提供一层保护性隔离膜，防止外界微生物感染，使用后经创面渗出液中的蛋白酶作用，凝胶膜中的胶原蛋白被降解而留下一些孔洞，因此不影响皮肤的正常呼吸。

实施例3

本发明所述胶原蛋白凝胶由下列成分构成，各组分及重量百分比为：1g凝胶中含有胶原蛋白4mg，医用级尼泊金甲酯2.8mg、尼泊金丙酯0.2mg，EuxylPE9010 47mg，HPMC 10mg，丁二醇10mg、丙二醇50mg，PVA124 1mg，其他用蒸馏水补足。本实施例中的HPMC更换为瓜尔胶，则成为另一实施例。

本实施例中的胶原蛋白凝胶可用于整形美容外科术后敏感皮肤组织的护理和修复，淡化和减轻疤痕与色素沉着。其对各种细菌、霉菌和真菌均具有良好的抑菌效果。表3为本批胶原蛋白凝胶抑菌试验结果，表明具有较好的抑菌效果。图5是本实施例的胶原蛋白凝胶SDS-PAGE图谱，其中，1为sigma I型胶原蛋白标准品，2为胶原蛋白凝胶样品。电泳结果显示凝胶中仍具有胶原特征带。图6是本实施例中的胶原蛋白凝胶风干膜扫描电镜图，可见凝胶风干膜具有相对致密的结构。厚度0.43mm的膜水蒸汽透过率约444.56±19.51g/m².24h，高于正常皮肤(204.0±12.0g/m²·24h)及I度烧伤皮肤(278.40±26.4g/m²·24h)水平。涂抹在皮肤表面可以为创面提供一层保护性隔离膜，防止外界微生物感染，使用后经创面渗出液中的蛋白酶作用，凝胶膜中的胶原蛋白被降解而留下一些孔洞，因此不影响皮肤的正常呼吸。

表3

实施例4

实施例2的胶原蛋白凝胶的制备方法为在百级洁净区内，将基质用分散剂分散均匀后，在真空乳化均质机中按顺序逐一加入丁二醇、医用级尼泊金乙酯、HPMC、壳聚糖、PVP-VA-64和胶原蛋白原液。在常温、转速150转/min条件下充分混合，上述原料的用量如实施例2中所述；静置消泡后灌装，制成新型胶原蛋白凝胶，如图7。图7为胶原蛋白凝胶产品。

本发明的一种胶原蛋白凝胶按照临床试验规定合计进行临床60例。入选标准为无其他疾病的浅II度皮肤烧伤患者、感染溃疡创面患者、激光、光子嫩肤术后患者。其中男性12例，女性48例。随机将40例患者分成治疗组与对照组组，烧伤创面、感染创面及溃疡创面，首先对创面进行清创处理，然后涂布胶原凝胶，对照组采用常规清创换药。凝胶会形成膜覆盖在创面上，避免创面与外界接触导致感染或污染。胶原凝胶使用才无感染创面隔天换药，感染创面一天换药一次。主要观察创面新鲜肉芽组织生长情况及创面愈合时间。结果：烧伤无感染创面新鲜肉芽组织生长和创面愈合时间，治疗组(10例)分别为(3.5±0.8)d和(10.2±1.5)d，对照组(10例)分别为(6.3±1.0)d和(13.4±1.6)d，两组差异有显著性(p＜0.01)；有感染创面及溃疡创面新鲜肉芽组织生长和创面愈合时间，治疗组(10例)分别为(4.1±0.5)d和(12.4±2.5)d，对照组(10例)分别为(7.1±0.6)d和(15.4±2.6)d，两组差异有显著性(p＜0.01)；激光、光子治疗术后护理病历20例，随机分成治疗组与对照组，治疗组使用凝胶进行治疗，使用方法为每天换药一次；对照组采用常规处理方法。主要观察减轻瘢痕的效果及色素沉着有效率，治疗组(10例)对减轻疤痕、减轻色素沉着有效病例为9例，有效率为90％，，对照组(10例)对减轻疤痕、减轻色素沉着有效病例为3例，有效率为30％，治疗组有效率明显高于对照组。

实施例5

实施例3的胶原蛋白凝胶的制备方法为在百级洁净区内，将基质用分散剂分散均匀后，在真空乳化均质机中按顺序逐一加入丙二醇、丁二醇、医用级尼泊金甲酯、尼泊金丙酯、Euxyl PE9010、HPMC、PVA124和胶原蛋白原液。在常温、转速150转/min条件下充分混合，上述原料的用量如实施例3中所述；静置消泡后灌装，制成新型胶原蛋白凝胶，如图8。图8为胶原蛋白凝胶产品。

本发明的一种胶原蛋白凝胶可促进皮肤组织修复，修补受损皮肤，预防胶原纤维断裂、卷缩而引起的皮肤老化；可减轻美容术后皮肤出现的红潮、灼痛感，提高皮肤舒适度；高浓度活性胶原能在皮肤表面形成透明薄膜，阻断空气粉尘、辐射等外界对皮肤的污染，从而减少外部环境对美容术后脆弱的皮肤在恢复期所造成的不良影响。该凝胶适用于激光、光子医学美容术后7天内皮肤损伤修复期的特殊护理。建议无结痂者在术后7天内晚睡前使用，结痂者在脱痂前晚间使用。清洁皮肤后，取适量修复凝胶轻柔、均匀涂抹于术后皮肤表面。

按照临床试验规定筛选激光、光子治疗术后护理病例20例，其中男6例，女14例；平均年龄28.4岁。在所有病例中，将其随机分为实验组和对照组；实验组的病人采用胶原蛋白凝胶进行常规治疗。对照组采用空白对照的方法，仅用红霉素软膏涂抹，未作其他治疗。主要观察治疗后皮肤红、肿症状改善情况，皮肤疼痛、痒症状改善情况，微创面修复及色素沉着改善情况。表4为两组疗效观察比较对照结果。图9为光子治疗术前、术后使用胶原蛋白凝胶患者面部修复和改善色素沉着的对比图。左侧为术后治疗前，中间图为使用胶原蛋白凝胶，右侧图为术后用胶原蛋白凝胶修复皮损，改善色素沉着的效果图。

表4

注：p＜0.05

将试验病例的痊愈、显效和有效例数合并治疗有效的病例数，其中治疗组有效例数为9例，无效病例为1例，有效率90.0％，对照组有效例数为4例，有效率40.0％，两组对比有显著差异(P＜0.05)。

Claims (3)

1.一种胶原蛋白凝胶，含有胶原蛋白及抗菌剂，其特征在于：还包含防腐剂、基质、分散剂、成膜剂和水；

所述抗菌剂为纳米银，其粒径为2nm；

所述防腐剂为医用尼泊金甲酯和尼泊金丙酯；

所述基质为羟丙基甲基纤维素，所述羟丙基甲基纤维素的特性粘度为4000mPa·s；

所述分散剂为丙二醇；

所述成膜剂为聚乙烯醇124和聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64；

各组分的重量数为：

1g凝胶中含有胶原蛋白2.7mg，纳米银0.05mg，医用尼泊金甲酯0.8mg、尼泊金丙酯0.2mg，羟丙基甲基纤维素40mg，聚乙烯醇124 5mg、聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64 5mg，丙二醇100mg，其余为蒸馏水。

2.一种胶原蛋白凝胶，含有胶原蛋白及抗菌剂，其特征在于：还包含防腐剂、基质、分散剂、成膜剂和水；

所述抗菌剂为纳米银，其粒径为10nm；

所述防腐剂为医用尼泊金甲酯和尼泊金丙酯；

所述基质为羟丙基甲基纤维素，所述羟丙基甲基纤维素的特性粘度为4000mPa·s；

所述分散剂为丙二醇； 

所述成膜剂为聚乙烯醇124和聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64；

各组分的重量数为：

1g凝胶中含有胶原蛋白2.7mg，纳米银0.3mg，医用尼泊金甲酯0.8mg、尼泊金丙酯0.2mg，羟丙基甲基纤维素40mg，聚乙烯醇124 5mg、聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64 5mg，丙二醇100mg，其余为蒸馏水。

3.一种胶原蛋白凝胶，含有胶原蛋白及抗菌剂，其特征在于：还包含防腐剂、基质、分散剂、成膜剂和水；

所述抗菌剂为纳米银，其粒径为5nm；

所述防腐剂为医用尼泊金甲酯和尼泊金丙酯；

所述基质为羟丙基甲基纤维素，所述羟丙基甲基纤维素的特性粘度为4000mPa·s；

所述分散剂为丙二醇；

所述成膜剂为聚乙烯醇124和聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64；

各组分的重量数为：

1g凝胶中含有胶原蛋白2.7mg，纳米银0.4mg，医用尼泊金甲酯0.8mg、尼泊金丙酯0.2mg，羟丙基甲基纤维素40mg，聚乙烯醇124 5mg、聚乙烯吡咯烷酮-醋酸乙烯酯-64 5mg，丙二醇100mg，其余为蒸馏水。 

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