CN101927030A - 含纳米银、锌、铋的生物敷料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含纳米银、锌、铋的生物敷料的制备方法，是用固相合成的方法合成壳聚糖和/或壳聚糖衍生物纳米银及锌、铋复合物，并溶于溶液中，加入适量甘油、胶原等，采用流延成膜法得到薄膜敷料，或通过冷冻干燥法得到海绵敷料。本发明生物敷料具有纳米银制剂、锌、铋及壳聚糖或其衍生物的功能及优势。该系列敷料均具有较好的接触抑菌作用，且抗菌谱广、作用时间持久，进创面修复、溃疡愈合等活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用生物敷料及其制备方法，是一种含有纳米银及锌、铋金属离子的生物敷料，属于医药材料领域。
背景技术
随着对皮肤溃疡、烧伤等创面愈合研究的深入，人们认识到使用敷料的目的远远不只是为了覆盖创面，几十年来，各国学者都在致力于通过各种疗法积极促进创面修复，医用敷料的研究是其热点之一。近几十年，敷料的研究有了突破性的进展，许多新型的材料已大规模用于医用敷料的生产中，但还存在很多缺陷，首先是粘附性与占位性的矛盾，其次是抗感染能力弱，虽然许多敷料内都加入抗感染药物，但效果均有限，一但发生敷料下感染，必须将敷料除去。另外，所有这些敷料除了经常更换的常规敷料外，均不适用于肉芽创面。理想敷料应具备的特征包括：良好的生物相容性、控制和吸收创面渗液、阻止细菌侵入和抑菌、适合气体和水蒸气透过、保护新生组织、加速创面愈合、止血镇痛、良好的机械性能等，目前还没有敷料能完全达到这些要求。
近年来，国内外学者的研究表明，壳聚糖及其衍生物具有止血、止痛、调节巨噬细胞和成纤细胞生长和广泛的抑菌作用，并且，具有及良好的生物相容性，因此，许多学者将其作为创面愈合的促进剂，各种研究也证实壳聚糖及其衍生物能够促进创面愈合。以壳聚糖为主要材料制成的急救烧伤敷料，具有较好的吸收渗出液效果、不粘连创面、对创面刺激小、具有一定的止血、抗感染作用和能够促进创面愈合等特点，尤其适用于烧伤创面的急救包扎。动物实验和临床应用均表明，壳聚糖对慢性顽固性、污染伤口有效。羧甲基壳聚糖也具有多种生物学功能，如能促进皮肤组织细胞生长，抗炎抑菌、止血止痛，对皮肤溃疡有明显的疗效。铋制剂具有收敛、防腐作用，对细菌、病毒乃至锥虫及螺旋体有极好的抑制与杀灭活性。锌制剂在临床上可加快烧伤创面的愈合，控制和预防各种创面感染，体外抑菌实验表明，锌制剂对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌及大肠杆菌等致病菌有较好的抑制作用，对红色癣菌、石膏样菌及白色念珠菌3种浅部真菌有明显抑制作用，故可作为治疗真菌感染的药物和其他缺锌引起的皮肤病。以羧甲基壳聚糖锌及羧甲基壳聚糖铋制备纳米粒子，并用于新型抗菌医用敷料，在国内外未见报道。利用羧甲基壳聚糖作为锌、铋的载体，制备一种完全新型的纳米材料，使其同时具有羧甲基壳聚糖、铋制剂及锌制剂的优势，并且可以促进药物的渗透吸收，适当的表面修饰使之对特定病灶具有靶向作用。分别制备用于皮肤溃疡、烧伤等具有抗菌谱广、高效、无毒、抗菌持久、止血止痛、促进创面修复、溃疡愈合的新型纳米医用敷料，是目前需要解决的问题。
纳米银具有较强抑菌、杀菌作用及其广谱的抗菌活性，且由于量子效应、小尺寸效应和具有极大的比表面积，因而具有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效果，成为很有发展前景的新一代抗菌药物。罗勇华等(“纳米银/羧甲基壳聚糖”生物敷料的研制、表征及抑菌试验研究，交通医学，Medical Journal of Communications，2009年02期)报道以液相反应的方法制备纳米银，再将制备的纳米银搅拌状态下缓慢加入等量预先配好的羧甲基壳聚糖水溶液中，得“纳米银/羧甲基壳聚糖”半固体敷料；秀菊，赵成如(纳米银溶胶的研制，中国医疗器械信息，China Medical Device Information，2009年05期)报道在液相反应条件下，以水溶性壳聚糖为胶体保护剂、还原剂及络合剂，葡萄糖为促进剂，通过超声振荡的方法还原硝酸银合成了纳米银溶胶；申请号为200510094532.7的发明专利披露了一种纳米银仿生辅料的制备方法，其要点为液相反应条件下首先制备含有纳米银的溶液，再将制备的干燥壳聚糖膜浸泡于纳米银溶液中，得到纳米银仿生辅料；申请号为200810016256.6的发明专利披露了一种壳聚糖纳米银凝胶剂，用于治疗女性生殖道炎症、烧伤、烫伤、褥疮、各种创伤感染等；申请号为200910104279.7的发明专利披露了一种纳米银生物海绵及其制备方法，其制备方法是将壳聚糖等生物材料溶于溶剂中，加入交联剂和硝酸银溶液，通过冷冻干燥、加热固化、紫外线或钴60照射既得纳米银生物海绵；
本发明人在申请号为200910017600.8的发明专利中披露了一种银壳聚糖和/或壳聚糖衍生物纳米复合物及其制备方法，以固相合成的方法得到银粒径为1～100nm的银、壳聚糖和/或壳聚糖衍生物纳米复合物；在申请号为200910018404.2的发明专利中披露了一种壳聚糖和/或壳聚糖衍生物锌、银、铋和稀土金属复合物粉剂的制备方法。但现有技术中，同时含有纳米银、锌离子、铋离子的生物敷料及应用未见报道。
发明内容
在上述研制的基础上，针对现有技术的不足，本发明人以固相合成的纳米银、锌、铋壳聚糖和/或壳聚糖衍生物为原料，加入适量胶原、海藻酸盐、甘油，采用冷冻干燥的方法制得纳米银、锌离子、铋离子分布均匀，具有良好抑菌作用、止血镇痛促进创面愈合的生物敷料(海绵或薄膜)。
本发明的目的之一是提供一种含纳米银、锌、铋的生物敷料的制备方法，本发明的目的之二是提供上述生物敷料在治疗皮肤溃疡、褥疮、烧伤、创伤等中的应用。
本发明的方案是，含纳米银、锌、铋的生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将壳聚糖和/或壳聚糖衍生物研磨为细粉；
(2)将硝酸银、锌化合物及铋化合物研磨为细粉；
(3)将壳聚糖和/或壳聚糖衍生物细粉与硝酸银细粉、锌化合物细粉、铋化合物细粉混匀，充分研磨1～3小时，加入还原剂，充分研磨2～6小时，壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与硝酸银、锌化合物、铋化合物的重量比例为100∶0.0005～0.5∶0.0001～0.4∶0.0005～0.5，还原剂与硝酸银的还原当量比为1∶1～2∶1；
(4)将(3)所得细粉溶于0.5-1.2％的醋酸溶液，加入适量甘油、胶原类物质，搅拌均匀，抽真空脱气；
(5)将(4)所得溶液倒入模具中，-20℃～-80℃冷冻15～24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥24～48小时，即得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(5)：将(4)所得溶液倒入平放的洁净玻璃板上，流延成膜，自然干燥，即得含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(3)壳聚糖和/或壳聚糖衍主物与硝酸银、锌化合物、铋化合物的重量比例为：100∶0.005～0.3∶0.001～0.3∶0.005～0.3(更优选：100∶0.05～0.2∶0.01～0.1∶0.05～0.3)。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(4)：将(3)所得细粉溶于1％的醋酸溶液。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，所述壳聚糖衍生物为羟丙基壳聚糖、羟丙基甲壳素、羧甲基壳聚糖、羧甲基甲壳素、琥珀酰壳聚糖、琥珀酰甲壳素中的一种或数种。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，所述还原剂为葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、柠檬酸钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、水合肼、甲醛、糊精或右旋糖苷。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，所述的锌化合物为硝酸锌、氯化锌、乳酸锌或葡萄糖酸锌。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，所述的铋化合物为硝酸铋、氢氧化铋或碱式水杨酸铋。
前面所述的制备方法，优选的方案在于，所述的胶原类物质为明胶、鱼胶中的一种或数种。
本发明还提供了前面所述的制备方法制备的生物敷料在制备治疗褥疮、皮肤溃疡、烧伤、烫伤、创伤、阴道炎、宫颈炎、宫颈糜烂、皮肤炎症手足癣的药物上的应用。
上述含纳米银、锌、铋的生物海绵敷料、生物薄膜敷料，其主要成分为壳聚糖或壳聚糖衍生物及纳米银、锌离子、铋离子，壳聚糖及其衍生物在制备过程中即作为纳米银、锌离子、铋离子的稳定剂、分散剂，也作为功能物质。所得辅料具有抗菌谱广、高效、无毒、抗菌持久、并且与创面贴敷性好、止血止痛、促进创面修复、溃疡愈合、有良好的透气性和吸湿性。可以加快皮肤溃疡、褥疮、烧伤等创面的愈合，提高愈合质量，降低毒副作用，减少抗生素的使用，防止细菌对抗生素继发耐药的产生。并且制备工艺简单，具有开发应用前景。
除此之外，本发明的优良效果还表现在：
1、同时具有纳米银制剂、锌离子、铋制剂及壳聚糖或其衍生物的功能及优势。
2、在制备过程中以壳聚糖或其衍生物作为Ag+的载体，Ag+首先和壳聚糖或其衍生物作用，生成配合物或银盐，使其分散更为均匀，加入还原剂或暴露于光源后生成纳米银颗粒在纳米数量级并粒度均匀，壳聚糖或其衍生物对生成的纳米银粒子具有保护作用。
3.在制备过程中以壳聚糖或其衍生物作为锌离子、铋离子的载体，它们首先和壳聚糖或其衍生物作用，生成配合物或盐，使其分散更为均匀。
附图说明
图1是实施例1所得海绵生物敷料(样品1)。
图2是实施例5所得海绵生物敷料(样品11)。
具体实施方式
下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
一、含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备
实施例1含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将10g壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.005g硝酸银研磨为细粉；将0.004g醋酸锌研磨为细粉；将硝酸铋0.004g研磨为细粉；
(3)将(1)所得壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、醋酸锌细粉、硝酸铋细粉混匀，充分研磨2小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入抗坏血酸0.005克，继续充分研磨2小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入1％醋酸水溶液500ml，加入甘油10g，加入鱼胶10g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-30℃冻20小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥20小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品4)。该海绵敷料质地柔软，疏松多孔，孔径均匀，呈浅褐色(见附图1)。
实施例2含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将100g壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.0005g硝酸银研磨为细粉；将0.0004g硝酸锌研磨为细粉；将氢氧化铋0.0004g研磨为细粉；
(3)将(1)所得壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、硝酸锌细粉、氢氧化铋细粉混匀，充分研磨3小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入N-乙酰氨基葡萄糖0.001克，继续充分研磨5小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入1.2％醋酸水溶液1000ml，加入甘油12g，加入鱼胶12g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-40℃冻24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥24小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品5)。
实施例3含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将50g壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.25g硝酸银研磨为细粉；将0.2g乳酸锌研磨为细粉；将硝酸铋0.25g研磨为细粉；
(3)将(1)所得壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、乳酸锌细粉、硝酸铋细粉混匀，充分研磨1.5小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入柠檬酸钠0.15克，继续充分研磨3.5小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入0.5％醋酸水溶液700ml，加入甘油6g，加入鱼胶6g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-50℃冷冻24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥30小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品6)。
实施例4含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将10g羧甲基壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.005g硝酸银研磨为细粉；将0.004g醋酸锌研磨为细粉；将硝酸铋0.004g研磨为细粉；
(3)将(1)所得羧甲基壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、醋酸锌细粉、硝酸铋细粉混匀，充分研磨2小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入抗坏血酸0.005克，继续充分研磨2小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入1％醋酸水溶液500ml，加入甘油10g，加入鱼胶10g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-30℃冻20小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥20小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品10)。
实施例5含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将100g羧甲基壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.0005g硝酸银研磨为细粉；将0.0004g硝酸锌研磨为细粉；将氢氧化铋0.0004g研磨为细粉；
(3)将(1)所得羧甲基壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、硝酸锌细粉、氢氧化铋细粉混匀，充分研磨3小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入糊精0.01克，继续充分研磨5小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入1.2％醋酸水溶液1000ml，加入甘油12g，加入鱼胶12g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-20℃冻24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥24小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品11)(见附图2)。
实施例6含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将50g羧甲基壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.25g硝酸银研磨为细粉；将0.2g乳酸锌研磨为细粉；将碱式水杨酸铋0.25g研磨为细粉；
(3)将(1)所得羧甲基壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、乳酸锌细粉、碱式水杨酸铋细粉混匀，充分研磨1.5小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入柠檬酸钠0.04克，继续充分研磨3.5小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入0.5％醋酸水溶液700ml，加入甘油6g，加入鱼胶6g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入模具中，-20℃冷冻24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥30小时，既得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料(样品12)。
二、含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料的制备
实施例7含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将10g壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.005g硝酸银研磨为细粉；将0.004g醋酸锌研磨为细粉；将硝酸铋0.004g研磨为细粉；
(3)将(1)所得壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、醋酸锌细粉、硝酸铋细粉混匀，充分研磨2小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入抗坏血酸0.005克，继续充分研磨2小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入1％醋酸水溶液500ml，加入甘油10g，加入鱼胶10g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入平放的洁净玻璃板上，流延成膜，自然干燥，既得含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料。
实施例8含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料的制备方法，步骤如下：
(1)将50g琥珀酰壳聚糖研磨为细粉；
(2)将0.25g硝酸银研磨为细粉；将0.2g乳酸锌研磨为细粉；将碱式水杨酸铋0.25g研磨为细粉；
(3)将(1)所得羧甲基壳聚糖细粉与将(2)所得硝酸银细粉、乳酸锌细粉、碱式水杨酸铋细粉混匀，充分研磨1.5小时；
(4)将(3)所得混合物细粉加入柠檬酸钠0.04克，继续充分研磨3.5小时；
(5)将(4)所得混合物细粉加入0.5％醋酸水溶液700ml，加入甘油6g，加入鱼胶6g，搅拌均匀，抽真空脱气；
(6)将(5)所得溶液倒入平放的洁净玻璃板上，流延成膜，自然干燥，既得含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料。
试验例
1.材料与方法
1.1药品与材料 壳聚糖Ⅰ(Mr：5-10万)，壳聚糖Ⅱ(Mr：10-20万)，壳聚糖Ⅲ(Mr：48.5万)；羧甲基壳聚糖(Mr：5000)；(均购自浙江金壳生物化学有限公司)；鱼胶、壳聚糖和羧甲基壳聚糖银、壳聚糖和羧甲基壳聚糖铋、壳聚糖锌及羧甲基壳聚糖锌均有由实验室自制；MH培养基；其余均为国产分析纯。
菌种：大肠杆菌(Eschetichia coli)ATCC25922；金黄色葡萄球菌(Staphlococcus aureaus)ATCC25 923；绿脓杆菌(aeruginosus Bacillus)ATCC27 853均由聊城市人民医院提供；产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)；奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)均由聊城市中医院提供。
1.2仪器 TH2-C型恒温振荡器(江苏太仓市实验设备厂)；303-1电热培养箱(江苏省东台市电器厂)；DJ-CJ-1N医用型洁净工作台(北东联哈尔仪器制造有限公司)。
1.3样品的制备 按本专利的方法制得以下12个海绵样品，主要成分如下：
样品1：壳聚糖银海绵；
样品2：壳聚糖锌海绵；
样品3：壳聚糖铋海绵；
样品4-6(实施例1-3所得)：壳聚糖-Ag:Zn:Bi海绵；
样品7：羧甲基壳聚糖银海绵；
样品8：羧甲基壳聚糖锌海绵；
样品9：羧甲基壳聚糖铋海绵；
样品10-12(实施例4-6所得)：羧甲基壳聚糖-Ag:Zn:Bi海绵。
1.4接触抑菌 在无菌条件下，在90mm的培养皿中加等量的固体MH培养基，凝固后加100μL菌液，涂布均匀。用0.6cm的打孔器将海绵样品转移到培养基上，每组三个平行，在37℃的培养箱中培养20h，观察结果。
2结果及讨论
所有样品均有较好的接触抑菌作用，样品与培养基的接触面均无细菌生长，抑菌圈直径最大为1.486cm，最小为0.623cm(见表1)。
表1：各海绵样品接触抑菌抑菌圈直径(单位：cm；样品直径0.6cm)
由上表可知，壳聚糖-Ag:Zn:Bi海绵(4，5，6号样品)的抑菌效果要显著地优于含单一金属的壳聚糖纳米银海绵、壳聚糖锌海绵、壳聚糖铋海绵(1，2，3号样品)；羧甲基壳聚糖银-Ag:Zn:Bi海绵(10，11，12号样品)优于含单一金属的羧甲基壳聚糖纳米银海绵、羧甲基壳聚糖锌海绵、羧甲基壳聚糖铋海绵(7，8，9号样品)，表明锌离子、铋离子、纳米银具有协同抑菌作用。
Claims (10)
1.含纳米银、锌、铋的生物敷料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将壳聚糖和/或壳聚糖衍生物研磨为细粉；
(2)将硝酸银、锌化合物及铋化合物研磨为细粉；
(3)将壳聚糖和/或壳聚糖衍生物细粉与硝酸银细粉、锌化合物细粉、铋化合物细粉混匀，充分研磨1～3小时，加入还原剂，充分研磨2～6小时，壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与硝酸银、锌化合物、铋化合物的重量比例为100∶0.0005～0.5∶0.0001～0.4∶0.0005～0.5，还原剂与硝酸银的还原当量比为1∶1～2∶1；
(4)将(3)所得细粉溶于0.5-1.2％的醋酸溶液，加入适量甘油、胶原类物质，搅拌均匀，抽真空脱气；
(5)将(4)所得溶液倒入模具中，-20℃～-80℃冷冻15～24小时，置冷冻干燥机中-60℃冷冻干燥24～48小时，即得含纳米银、锌、铋的海绵生物敷料。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)：将(4)所得溶液倒入平放的洁净玻璃板上，流延成膜，自然干燥，即得含纳米银、锌、铋的薄膜生物敷料。
3.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与硝酸银、锌化合物、铋化合物的重量比例为：100∶0.005～0.3∶0.001～0.3∶0.005～0.3。
4.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)：将(3)所得细粉溶于1％的醋酸溶液。
5.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖衍生物为羟丙基壳聚糖、羟丙基甲壳素、羧甲基壳聚糖、羧甲基甲壳素、琥珀酰壳聚糖、琥珀酰甲壳素中的一种或数种。
6.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂为葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、柠檬酸钠、抗坏血酸、异抗坏血酸、水合肼、甲醛、糊精或右旋糖苷。
7.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的锌化合物为醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、乳酸锌或葡萄糖酸锌。
8.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的铋化合物为硝酸铋、氢氧化铋或碱式水杨酸铋。
9.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的胶原类物质为明胶、鱼胶中的一种或数种。
10.权利要求1或2所述制备方法制备的生物敷料在制备治疗阴道炎、宫颈炎、宫颈糜烂、褥疮、皮肤溃疡、烧伤、烫伤、创伤、皮肤炎症手足癣的药物上的应用。
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