CN102648987B - 一种不对称双交联复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种不对称双交联复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种不对称双交联复合材料及其制备方法和应用。本发明所述不对称双交联复合材料是将透明质酸钠/壳聚糖类复合材料制备成具有光滑面和海绵面的不对称面材料而得，具有良好的亲水性、吸水性、储水性和透气性，有促进上皮细胞、内皮细胞生长，抑制成纤维细胞生长和广泛的抗菌作用，在医疗领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及医疗材料领域，具体涉及一种不对称双交联复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
烧伤、外伤造成的皮肤受损往往会留有疤痕，疤痕增生影响患者容貌，所致的疼痛、瘙痒和灼热感给患者造成巨大的生理和心理痛苦。如果在伤口愈合初期给予一定的治疗，重点抑制成纤维细胞的生长，则很大程度上抑制甚至消除疤痕的形成。
透明质酸（hyaluronic acid, HA）具有明显的抑制成纤维细胞作用。胎儿皮肤组织创面修复后无瘢痕,医学发现胎儿皮肤伤后HA迅速升高并持续一段较长时间，成人皮肤伤后HA 一过性升高，而3天后则测不到HA。HA是由N-乙酰-D-葡萄糖胺和D-葡萄糖醛酸组成的带有负电荷的高分子直链聚糖，具有高度的亲水性和粘弹性，实验证明高分子量HA 在伤口愈合初期对成纤维细胞有抑制作用。
壳聚糖（Chitosan，CS）及其衍生物（如壳寡糖、羧甲基壳聚糖及壳聚糖季铵盐等）是一类具有良好生物相容性、带有正电荷的天然多糖，多项研究表明，壳聚糖具有止血、杀菌、促进上皮修复、抑制成纤维细胞生长的作用，已被开发应用于预防组织粘连，如腹膜粘连、肌腱粘连、关节粘连等。
1982年Penkins发现硅胶有防止疤痕增生的作用，能够促进疤痕软化，减轻痛痒症状等，因此利用硅胶材料的生物学效应，对增生性疤痕给予硅胶压力治疗，可进一步增强天然高分子膜材料使用时的力学强度和贴附性。
发明内容
本发明的目的是为进一步改善纯透明质酸钠力学强度差、效果受患者体位变化等缺点，本发明利用透明质酸钠和壳聚糖抑制成纤维细胞的生物学性能，以透明质酸钠和壳聚糖及其衍生物为主要原料，通过物理-化学双交联制备具有光滑致密和多孔粗糙两不对称面的复合膜材料，结合硅胶压力治疗方法，研制生物相容性良好、力学强度高、皮肤伤口愈合初期抑制疤痕的材料。
本发明另一目的在于提供上述材料的制备方法。
本发明还有一个目的在于提供上述材料的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种不对称双交联复合材料，其正面为多孔粗糙面，透明质酸钠和壳聚糖或壳聚糖衍生物复合通过冻干法制备；背面为致密光滑面，由透明质酸钠和壳聚糖或壳聚糖衍生物复合通过溶液浇铸法制备。
本发明不对称双交联复合材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将0.1~3wt%的透明质酸钠溶液加入1M氢氧化钠溶液中，调节pH至9~11，在磁力搅拌下滴加到0.1~10wt%壳聚糖或壳聚糖衍生物溶液中，混合均匀后，按照交联度加入京尼平0~10wt%，得到溶液A；同样方法制备溶液B，在0~10℃中预冷，其中溶液B中壳聚糖或壳聚糖衍生物中，溶液浓度及与透明质酸钠比例与配制溶液A相同或者不同（即等同于溶液A）；
（2）将溶液A静置3~4小时，在20~40℃下成膜，中和至中性，干燥后，得到致密光滑膜，此膜作为不对称膜的背面，然后≤10℃预冷备用；
（3）将预冷过的溶液B倒入步骤（2）所得预冷的致密膜材料的中心，在≤60℃下冷冻2小时以上，冷冻干燥，在光滑致密膜上形成了粗糙多孔面，此面作为不对称膜的正面，从而得到一面光滑致密一面粗糙多孔的不对称双交联复合材料。
作为一种优选方案，步骤（1）中所述壳聚糖溶液为壳聚糖、壳寡糖、羧甲基壳聚糖及壳聚糖季铵盐中的一种或几种配制的水溶液。
本发明的基本原理如下：
透明质酸钠具有良好的生物相容性和抑制成纤维细胞作用，但是水溶性强；壳聚糖及其衍生物具有选择性促进上皮细胞、内皮细胞生长而抑制成纤维细胞生长的生物学特性，并且具有广泛的抑菌作用。两者利用分别具有的正、负电荷通过物理交联成膜。京尼平与壳聚糖和透明质酸分子中的氨基进行反应从而促进两者的化学交联。医用硅橡胶材料质地柔软，自粘性强，可重复使用，经常用于预防疤痕增生，促使瘢痕软化和消褪变平等。
将透明质酸钠/壳聚糖类复合材料制备成具有光滑面和海绵面的不对称面材料，海绵面具有亲水、吸水、保水和透气等功能，光滑致密面则作为外层在保证一定的亲水性和透气性外使伤口和外界完全隔离。
本发明不对称双交联复合材料可以单独用于制备皮肤伤口愈合初期抑制疤痕的材料。为更好的使复合材料与皮肤贴附，还可以将制备好的膜裁剪合适大小，光滑面置于医用硅橡胶膜中心自动贴合，通过硅橡胶的自粘和压力作用，将材料固定在损伤处。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）双交联复合材料同时具有促进上皮细胞、内皮细胞生长而抑制成纤维细胞生长和广泛的抗菌作用；
（2）双交联复合膜材料具有良好的亲水性、吸水性、储水性和透气性，辅助皮肤更多吸收水分；
（3）双交联复合材料具有良好的吸附性能，可作为良载体配合药物治疗；
（4）复合膜材料具有良好的韧性和贴附性能，能够与组织和医用硅橡胶贴附紧密，操作方便；
（5）复合材料和医用硅橡胶具有很好的贴附性，可以借助硅橡胶的自粘附和压力，与伤口进行更好的贴附。
附图说明
图1为本发明不对称双交联复合膜材料的结构示意图；其中，（a）为多孔粗糙面，（b）为致密光滑面，（c）为与医用橡胶结合使用；
图2为不对称双交联复合膜材料的外形观察图；其中，左为多孔粗糙面，右为致密光滑面；
图3为本发明复合材料的扫描电镜图，其中，左为多孔粗糙面，右为致密光滑面。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为1%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，加入0.015g京尼平搅拌均匀，得到A溶液。
将A溶液倒到模具中静置1h后在50℃下成膜。成膜后用氨气中和，放到-80℃冰箱中预冷10min。将A溶液迅速倒入预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干，用氨气中和，密封保存。
本方法制备的不对称复合膜材料呈浅绿色，最大拉伸强度为0.37MPa，拉伸模量为12.45MPa，最大拉伸率为15%。扫描电镜观察如图3所示，正面多孔粗糙面呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。致密面水接触角为9.3，最大吸水率213.23%。对金黄色葡萄球菌的抑菌率是10%。成纤维细胞粘附率16%，MTT法测定3天吸光度为0.5。
实施例2
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为1%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，得到A溶液。
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为1%（wt）的2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液中，混合均匀，得到B溶液。
将A溶液倒到模具中静置1h后在50℃下成膜。成膜后用氨气中和，放到-80℃冰箱中预冷10min。将B溶液迅速倒入预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干，用氨气中和，密封保存。
本方法制备的不对称复合膜材料呈白色，最大拉伸强度为0.327MPa，拉伸模量为12.01MPa，最大拉伸率为14%。扫描电镜观察正面多孔粗糙面呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。致密面水接触角为8.2，最大吸水率293.97%。对金黄色葡萄球菌的抑菌率是98%。成纤维细胞粘附率10%，MTT法测定3天吸光度为0.4。
实施例3
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为9，按质量比为1:2比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为2%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，得到A溶液。
将10mL浓度为0.5%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为0.5%（wt）的羟甲基壳聚糖溶液中，混合均匀，得到B溶液。
将A溶液倒到模具中静置1h后在50℃下成膜。成膜后用氨气中和，放到-80℃冰箱中预冷10min。将B溶液迅速倒入预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干，用氨气中和，密封保存。
本方法制备的不对称复合膜材料呈白色，最大拉伸强度为0.527MPa，拉伸模量为21.01MPa，最大拉伸率为11%。扫描电镜观察正面多孔粗糙面呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。致密面水接触角为9.3，材料最大吸水率223.13%。对金黄色葡萄球菌的抑菌率是6%。成纤维细胞粘附率10%，MTT法测定3天吸光度为0.5。
实施例4
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为9，按质量比为1:3比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为3%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，得到A溶液。
将10mL浓度为0.5%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为2:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为0.5%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，得到B溶液。
将A溶液倒到模具中静置1h后在50℃下成膜。成膜后用氨气中和，放到-80℃冰箱中预冷10min。将B溶液迅速倒入预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干，用氨气中和，密封保存。本方法制备的不对称复合膜材料呈白色，最大拉伸强度为0.513MPa，拉伸模量为18.23MPa，最大拉伸率为12%。扫描电镜观察正面多孔粗糙面呈现微米多孔结构，而背面则非常致密。致密面水接触角为6.2，最大吸水率223.32%。对金黄色葡萄球菌的抑菌率是9.3%。成纤维细胞粘附率16%，MTT法测定3天吸光度为0.5。
Claims (3)
1.一种不对称双交联复合材料的制备方法，其特征在于，
所述的不对称双交联复合材料的正面为多孔粗糙面，由透明质酸钠和壳聚糖或壳聚糖衍生物复合通过冻干法制得；背面为致密光滑面，由透明质酸钠和壳聚糖或壳聚糖衍生物复合通过溶液浇铸法制得，
包括如下步骤：
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为1%（wt）的壳聚糖溶液中，混合均匀，得到A溶液，
将10mL浓度为1%（wt）透明质酸溶液的pH调为10，按质量比为1:1比例在磁力搅拌下慢慢滴加到10mL浓度为1%（wt）的2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液中，混合均匀，得到B溶液，
将A溶液倒到模具中静置1h后在50℃下成膜，成膜后用氨气中和，放到-80℃冰箱中预冷10min，将B溶液迅速倒入预冷的复合膜上在-80℃冰箱中冷冻2h，然后冻干，用氨气中和，密封保存。
2.一种根据权利要求1所述的制备方法制备的不对称双交联复合材料在制备皮肤伤口愈合初期抑制疤痕的材料中的应用。
3.根据权利要求2所述不对称双交联复合材料的应用，其特征在于，还将所述不对称双交联复合材料的光滑面置于医用硅橡胶膜中心贴合使用。
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