CN103113700A - 互穿网络结构水凝胶创面敷料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有互穿聚合物网络结构的水凝胶创面敷料及其制备方法，该材料是由如下体系聚合而成：1)丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和2)乙烯醚结构单体和阳离子引发剂，混合均匀后经一步紫外光引发聚合而成的一种具有互穿网络结构的水凝胶材料，具有优异的力学强度，抗菌和保湿性能；将丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和乙烯醚结构单体、阳离子引发剂溶解在溶剂中混合均匀后，注入模具，经一步紫外光辐照固化5分钟-1小时，将所得材料在溶剂中浸泡抽提，去除未反应单体，得到水凝胶创面敷料。

Description

互穿网络结构水凝胶创面敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水凝胶创面敷料及其制备方法，属于生物医学材料领域。

背景技术

创面敷料是暂时覆盖烧伤、溃疡、创伤等伤口表面的一种一次性使用的医用材料，其主要作用是控制伤口的渗出液及保护伤口免受细菌等外源污染，促进伤口愈合。理想敷料应当具有以下特点：透气、保湿，防止水分与体液的损失；抵御细菌入侵，防止感染；与创面有亲和性，有较好的黏合力；柔软、有较好的力学强度；生物相容性好，促进肉芽和上皮组织正常生长，不留疤痕。

水凝胶创面敷料是近年来发展迅速的一种新型创面敷料。与纱布、棉花等传统敷料相比，水凝胶能促进伤口更好地愈合、减轻患者的疼痛，它能改善创面的微环境、抑制细菌的生长。水凝胶特别适用于常见的体表创伤，如擦伤、划伤、褥疮等各种皮肤损伤。对于这些伤口，一般采用无菌纱布及外用抗生素处理。纱布易与皮肤伤口组织粘连，换药时常常破坏新生的上皮和肉芽组织，引起出血，这不但不利于伤口的愈合，而且使病人疼痛难忍。将水凝胶敷料敷贴在伤口处，它不易粘连伤口、不易破坏新生组织，而且有利于维持创面的湿润环境，使伤口不易结痴。与其它种类的功能性医用敷料相比，水凝胶敷料还具有如下优点：由于水凝胶是透明的，有利于患者和医生透过水凝胶随时观察伤口的变化情况；水凝胶不与伤口作用，伤口渗出物可通过水凝胶排出；水凝胶较柔软、弹性好、透水透气，并且无毒副作用；不会在伤口上脱落纤维等杂质，在伤口愈合时，可以很方便地把水凝胶从伤口上冲洗干净。

互穿聚合物网络(IPN)的概念首先由美国的Millar提出(JRMiller.Interpenetrating Polymer Networks Styrene-diving Benzene Copolymers withTwo and Three Interpenetrating Networks and Their Sulphonates.J Chem Soc，1960，26：1311-1317)，用于描述由两种或多种网络相互贯穿形成的聚合物合金，每种聚合物网络通过化学键的方式各自形成独立的交联网络结构，而网络间不存在化学作用，只是通过聚合物分子链缠绕在一起。

按照制备方法，IPN材料可以分为顺序IPN和同步IPN。Pulat等(M Pulat，N Tan，FK

Swelling dynamics of IPN hydrogels including acrylamide-acrylicacid-chitosan and evaluation of their potential for controlled release ofpiperacillin-tazobactam.J Appl Polym Sci，2011，120：441-450)采用戊二醛和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，通过分步IPN的方法制备了壳聚糖/聚丙烯酸/聚丙烯酰胺IPN水凝胶敷料，并以此为载体加载抗菌药物哌拉西林。随着交联剂戊二醛用量的增加，水凝胶的溶胀度减小。药物释放结果表明，加载了抗菌药物的水凝胶具有很好的抗菌作用，能够加速伤口的愈合。Rajvaidya等(S Rajvaidya，RBajpai，AK Bajpai.Effect of gamma irradiation on the interpenetrating networks ofgelatin and polyacrylonitrile：aspect of crosslinking using microhardness andcrosslink density measurements.J Appl Polym Sci，2006，101：2581-2586)采用戊二醛和N，N’-异丙基丙烯酰胺为交联剂，通过γ射线辐照的方法制备了明胶/聚丙烯腈顺序IPN水凝胶敷料。随着交联剂用量的增加，水凝胶的弹性模量增加。RAY等(R Ray，S Maity，S Mandal，TK Chatterj ee，B Sa.Development and evaluation of anew interpenetrating network bead of sodium carboxymethyl xanthan and sodiumalginate for ibuprofen release.Pharmaco Pharm，2010，1：9-17)通过分步IPN的方法制备了黄原胶/海藻酸钠水凝胶敷料，并加载模型药物布洛芬。结果表明模型药物可以均匀分散在水凝胶之中。药物的加载量越多，药物的释放时间就越长。此外，Yasuda(K Yasuda，N Kitamura，JP Gong，K Arakaki，HJ Kwon，S Onodera，YMChen，T Kurokawa，F Kanaya，Y Ohmiya，Y Osada.A novel double-networkhydrogel induces spontaneous articular cartilage regeneration in vivo in a largeosteochondral defect.Macromol Biosci，2009，9：307-316)以及Silan(C Silan，AAkcali，MT Otkun，N Ozbey，S Butun，O Ozay，N Sahiner.Novel hydrogel particlesand their IPN films as drug delivery systems with antibacterial properties.Colloidsand Surfaces B：Biointerfaces，2012，89：248-253)也采用类似的方法制备了顺序IPN水凝胶创面敷料。上述顺序互穿聚合物网络经历两步聚合网络形成过程，制备工艺复杂。

本发明是通过同步IPN的方式来制备水凝胶创面敷料，这种制备方法具有省时、节能、便利、环保等优点。而且该水凝胶材料具有优异的力学强度、抗菌、保湿功能，同时水凝胶敷料的互穿网络结构有利于抗菌药物的缓慢释放，使得水凝胶具有持久的优异抗菌性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种互穿网络结构水凝胶创面敷料及其制备方法。该方法具有省时、节能、便利、环保等优点；而且该水凝胶材料具有优异的力学强度和抗菌功能。

技术方案：本发明的水凝胶创面敷料是由如下体系聚合而成：1)丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和2)乙烯醚结构单体和阳离子引发剂，混合均匀后经一步紫外光引发聚合而成的一种具有互穿网络结构的水凝胶材料。其中，丙烯酸类单体占10％～90％，丙烯酸酯类交联剂占0.5％～5％，自由基引发剂占0.5％～1.0％；乙烯醚结构单体占10％～90％，阳离子引发剂占0.5％～1.0％。

丙烯酸类单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸酯结构聚乙烯醇、甲基丙烯酸酯结构羧甲基壳聚糖、甲基丙烯酸酯结构海藻酸、甲基丙烯酸酯结构纤维素中的一种。

乙烯醚结构单体是乙烯醚结构聚乙烯醇、乙烯醚结构羧甲基壳聚糖、乙烯醚结构海藻酸、乙烯醚结构纤维素中的一种。

自由基引发剂是羰基化合物、偶氮化合物、过氧化合物的一种。阳离子引发剂是重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮、三芳基硅氧醚中的一种。

制备水凝胶创面敷料的方法是将丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和乙烯醚结构单体、阳离子引发剂溶解在溶剂中混合均匀后，注入模具，经一步紫外光辐照固化5分钟-1小时，将所得材料在溶剂中浸泡抽提，去除未反应单体，得到水凝胶创面敷料。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明的水凝胶创面敷料是由两个聚合物网络同步互穿而成，一个聚合物网络是由丙烯酸类结构单体自由基聚合而成，另一个聚合物网络是由乙烯醚结构单体阳离子聚合而成。

(2)本发明的水凝胶创面敷料是通过紫外光引发单体混合物一次性固化成型，该方法具有省时、节能、便利、环保等优点。

(3)通过一次性固化成型方法制备的水凝胶创面敷料具有优异的力学强度、抗菌、保湿功能，同时水凝胶敷料的互穿网络结构有利于抗菌药物的缓慢释放，使得水凝胶具有持久的优异抗菌性能。

具体实施方式

将丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和乙烯醚结构单体、阳离子引发剂溶解在溶剂中混合均匀后，注入模具，经一步紫外光辐照固化5分钟-1小时，将所得材料在溶剂中浸泡抽提，去除未反应单体，得到水凝胶创面敷料。

其中丙烯酸类单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸酯结构聚乙烯醇、甲基丙烯酸酯结构羧甲基壳聚糖、甲基丙烯酸酯结构海藻酸、甲基丙烯酸酯结构纤维素中的一种。

乙烯醚结构单体是乙烯醚结构聚乙烯醇、乙烯醚结构羧甲基壳聚糖、乙烯醚结构海藻酸、乙烯醚结构纤维素中的一种。

自由基引发剂是羰基化合物、偶氮化合物、过氧化合物的一种。阳离子引发剂是重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮、三芳基硅氧醚中的一种。

实施例1

将3.0g的丙烯酰胺，2.0g的乙烯醚结构羧甲基壳聚糖，0.15g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，0.03g Darocur-1173和0.02g的4，4′-二甲基-二苯基碘鎓六氟磷酸盐溶解于乙醇/乙酸混合溶剂中，磁力搅拌，混合均匀，注入聚丙烯模具之中，用紫外光固化。所得水凝胶材料的拉伸强度为1.15Mpa，水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均显示出优异的抗菌活性，抑菌率达到99.1％。

实施例2

将2.5g的甲基丙烯酸羟乙酯，2.5g的乙烯醚结构羧甲基壳聚糖，0.125g的乙二醇二甲基丙烯酸酯，0.025g Darocur-1173和0.025g的4，4′-二甲基-二苯基碘鎓六氟磷酸盐溶解于乙醇/乙酸混合溶剂中，磁力搅拌，混合均匀，注入聚丙烯模具之中，用紫外光固化。所得水凝胶材料的拉伸强度为1.25Mpa，水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均显示出优异的抗菌活性，抑菌率达到99.3％。

实施例3

将4.0g的甲基丙烯酸酯结构聚乙烯醇，1.0g的乙烯醚结构羧甲基壳聚糖，0.04gDarocur-1173和0.01g的4，4′-二甲基-二苯基碘鎓六氟磷酸盐溶解于二甲基亚砜/乙酸混合溶剂中，磁力搅拌，混合均匀，注入聚丙烯模具之中，用紫外光固化。所得水凝胶材料的拉伸强度为0.86Mpa，水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均显示出优异的抗菌活性，抑菌率达到98.3％。

Claims (7)

1.一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于该材料是1)丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和2)乙烯醚结构单体和阳离子引发剂，经一步紫外光引发聚合而成的互穿网络水凝胶。其中，丙烯酸类单体占10％～90％，丙烯酸酯类交联剂占0.5％～5％，自由基引发剂占0.5％～1.0％；乙烯醚结构单体占10％～90％，阳离子引发剂占0.5％～1.0％。

2.根据权利要求1所述的一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于所述的丙烯酸类单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸酯结构聚乙烯醇、甲基丙烯酸酯结构羧甲基壳聚糖、甲基丙烯酸酯结构海藻酸、甲基丙烯酸酯结构纤维素中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于所述的丙烯酸类交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于所述的乙烯醚结构单体是乙烯醚结构聚乙烯醇、乙烯醚结构羧甲基壳聚糖、乙烯醚结构海藻酸、乙烯醚结构纤维素中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于所述的自由基引发剂是羰基化合物、偶氮化合物、过氧化合物的一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于创面敷料的水凝胶材料，其特征在于所述的阳离子引发剂是重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮、三芳基硅氧醚中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种水凝胶创面敷料的制备方法，其特征在于将丙烯酸类单体、丙烯酸类交联剂和自由基引发剂，和乙烯醚结构单体和阳离子引发剂溶解在溶剂中混合均匀后，注入模具，经一步紫外光辐照固化5分钟-1小时，将所得材料在溶剂中浸泡抽提，去除未反应单体，得到水凝胶创面敷料。