CN103483625A - 可吸收降解的多用途生物相容性材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可吸收降解的多用途生物相容性材料，所述多用途生物相容性材料的原料包括壳聚糖、胶原蛋白以及透明质酸或海藻酸钠，壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（2-8）:（0.5-3）:（1-5），然后加入脱水剂，经交联反应生成水凝胶，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。本发明可作为止血防粘连材料，具有良好的组织粘附性，防粘连效果显着，能迅速止血、防粘连以及促进组织愈合，可防止再次出血，消除明胶和动物胶原蛋白所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高，而且降解完全，可以被身体吸收利用，对身体没有副作用。也可用于组织工程支架，人造皮肤等，具有良好的生物相容性和可吸收降解性。

Description

可吸收降解的多用途生物相容性材料

技术领域

本发明涉及医用材料生产技术领域，特别涉及一种可吸收降解的多用途生物相容性材料。

背景技术

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，是术后愈合时必然的病理生理过程，是有手术史以来国内外一直存在且尚未解决的医学难题之一。每年有大量手术后发生组织粘连，导致患者终身残疾乃至生命危险的问题。手术创伤、局部缺血、出血和细菌感染等都可能造成术后粘连。据统计，术后粘连发生率约50-90％，还会引起严重的并发症。至今，人们都在寻找各种方法来预防术后粘连。调节手术技术、使用药物和防粘连隔离材料等方法都能达到防粘连的目的。其中，在手术中实施防粘连材料是一种有效的方法。目前，常规的止血材料纤维蛋白胶、明胶海绵、医用纱布、胶原海绵等，但它们各自都有一定的不足之处：明胶海绵和胶原海绵的组织黏附力较差，两者的止血功能均依赖于足量的血小板和凝血因子，故应用受到限制，纤维蛋白胶来自血液，可能会导致病毒感染，医用纱布医治皮肤伤口不仅愈合期较长、伤口疤痕明显，而且在换药过程中易黏连使得患者相当痛苦。因此，开发同时具有止血、防粘连效果的医用材料是近年来人们一直关注的热点问题。

壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。胶原蛋白是一种生物高分子材料，是动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的25%～30%。与组织的形成、成熟、细胞间信息的传递，以及关节润滑、伤口愈合、钙化作用、血液凝固和衰老等有着密切的关系。胶原蛋白也是生物科技产业最具关键性的原材料之一，在医学材料、化妆品、食品工业等均有着广泛应用。

胶原蛋白作为生物医用材料，具有低免疫原性、良好的生物相容性、生物可降解性和凝血性，而广泛用于组织工程、烧伤和美容等医学领域。

透明质酸是一种酸性粘多糖，1934年美国哥伦比亚大学眼科教授Meyer等首先从牛眼玻璃体中分离出该物质。透明质酸以其独特的分子结构和理化性质在机体内显示出多种重要的生理功能，如润滑关节，调节血管壁的通透性，调节蛋白质，水电解质扩散及运转，促进创伤愈合等。尤为重要的是，透明质酸具有特殊的保水作用，是目前发现的自然界中保湿性最好的物质，被称为理想的天然保湿因子。

海藻酸钠，一种天然多糖，具有药物制剂辅料所需的稳定性、溶解性、粘性和安全性。

壳聚糖、胶原蛋白、透明质酸或海藻酸钠可以单独制成海绵或薄膜用于止血防粘连医用材料，但都存在一定缺陷。

CN1994476A的发明公开了一种可降解复合生物材料医用膜，该膜由两层构成，作为膜片基础材料的一层由可降解合成高分子聚乳酸、聚羟基乙酸的一种或两者共聚物通过静电纺丝技术纺成，使成膜纤维达到纳米级别,具备纳米生物材料的优良特性，再在基础层膜上涂覆或喷涂一层可降解天然高分子壳聚糖或壳聚糖衍生物，经过后处理，得到可降解复合生物材料医用膜；同时，还可以在两层膜中加入不同量的医用增塑剂来调节膜的降解速率，以适应不同的医用要求。但其生物相容性及止血功能不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可吸收降解的多用途生物相容性材料，可作为止血防粘连材料，具有良好的组织粘附性，防粘连效果显着，能迅速止血、防粘连以及促进组织愈合，可防止再次出血，消除明胶和动物胶原蛋白所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高，而且降解完全，可以被身体吸收利用，对身体没有副作用。也可用于组织工程支架，人造皮肤等，具有良好的生物相容性和可吸收降解性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种可吸收降解的多用途生物相容性材料，所述多用途生物相容性材料的原料包括壳聚糖、胶原蛋白以及透明质酸或海藻酸钠，壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（2-8）:（0.5-3）:（1-5），然后加入脱水剂，经交联反应生成水凝胶，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。

作为优选，壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（3-6）:（0.5-2）:（2-3）。

壳聚糖作为带正电荷多糖物质，杀菌效果好，生物降解慢，炎症反应明显；胶原蛋白同时带正负电荷的蛋白质止血效果明显，吸水速度慢；透明质酸吸水好，但生物降解速度太快；海藻酸钠降解慢，柔韧度不足。结合上述原料各自的特点，本发明通过合理的比例，在脱水剂的作用下进行适当化学交联反应，整合上述原料的优点，通过调整壳聚糖、胶原蛋白和透明质酸或海藻酸钠三者不同比例，满足止血防粘连材料不同用途的要求。

作为优选，所述脱水剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，所述脱水剂的用量为胶原蛋白重量的0.8-1.2倍。1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC）易溶于水，使用方便，而且容易去除，不会残留在产品中产生炎症反应。

作为优选，所述交联反应以复合溶剂为介质，所述复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4-6: 0.5-3:0.5-3。

复合溶剂的配比决定水溶胶的形成速度和交联强度。

作为优选，所述透明质酸由中分子透明质酸和小分子透明质酸组成按1：1的重量比组成，中分子透明质酸分子量范围为1000000-1800000，小分子透明质酸分子量范围为400000-1000000。透明质酸由中分子透明质酸和小分子透明质酸组成，这样生物相容性，生物降解性好。

作为优选，所述壳聚糖的脱乙酰度要求不低于90%。壳聚糖的脱乙酰度对制品的聚合密度和均匀度有影响。低脱乙酰度的壳聚糖溶解时易产生不溶性物质。

作为优选，所述海藻酸钠为医用级的海藻酸钠。

作为优选，所述多用途生物相容性材料的具体制备方法为：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.4-0.6%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用40-50℃的温水配制成质量浓度1.5-2%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.2-0.4%的透明质酸水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2-3%的海藻酸钠水溶液；

壳聚糖本身不溶于水，但是壳聚糖分子中的胺基在酸的作用下质子化而溶于水，甲酸、乙酸、柠檬酸等有机酸，盐酸、硫酸、磷酸等无机酸都可以使用，从医用的安全性考虑，盐酸是比较合适的。壳聚糖先分散于水中，然后加入计量的0.1N（当量）的盐酸，做成质量浓度0.4-0.6%的壳聚糖水溶液。壳聚糖水溶液要现用现配，长时间放置会降解而使分子量降低。

（2）先把胶原蛋白水溶液与透明质酸水溶液或海藻酸钠水溶液混合，加入脱水剂，再加入复合溶剂，搅拌均匀后再加入壳聚糖水溶液，复合溶剂用量为壳聚糖水溶液重量的1-2倍，搅拌均匀后静置2-4小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300-400目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。

作为优选，所述多用途生物相容性材料的原料还包括墨鱼骨粉，墨鱼骨粉：壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（0.3-0.6）：（2-8）:（0.5-3）:（1-5），所述墨鱼骨粉的细度在150-250目。

墨鱼骨粉具有制酸止痛、止血、接骨、骨缺损修复、抗辐射、抗肿瘤、抗溃疡等作用。在本发明材料中再配以墨鱼骨粉，墨鱼骨粉为天然的生物活性碳酸钙，具有天然的多孔结构，能与壳聚糖、胶原蛋白、透明质酸或海藻酸钠等相吸附，控制降解速度，墨鱼骨粉止血、制酸、消炎效果好，能加强防粘连作用和止血功能，促进创面愈合；同时墨鱼骨粉为天然材料，组织相容性好，也易于降解。本发明的多用途生物相容性材料在加入墨鱼骨粉后，特别适用于作为组织工程支架，尤其是骨修复方面的，因为墨鱼骨粉降解后能释放大量活性钙离子，能有效促进骨修复。

作为优选，所述多用途生物相容性材料的具体制备方法为：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.4-0.6%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用40-50℃的温水配制成质量浓度1.5-2%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.2-0.4%的透明质酸水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2-3%的海藻酸钠水溶液；

（2）先把胶原蛋白水溶液与透明质酸水溶液或海藻酸钠水溶液混合，加入脱水剂，再加入复合溶剂，搅拌均匀后再加入壳聚糖水溶液和墨鱼骨粉，复合溶剂用量为壳聚糖水溶液重量的1-2倍，搅拌均匀后静置2-4小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300-400目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。

本发明的有益效果是：可作为止血防粘连材料，具有良好的组织粘附性，防粘连效果显着，能迅速止血、防粘连以及促进组织愈合，可防止再次出血，消除明胶和动物胶原蛋白所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高，而且降解完全，可以被身体吸收利用，对身体没有副作用。也可用于组织工程支架，人造皮肤等，具有良好的生物相容性和可吸收降解性。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明的原料：透明质酸（市售）由中分子透明质酸和小分子透明质酸组成按1：1的重量比组成，中分子透明质酸分子量范围为1000000-1800000，小分子透明质酸分子量范围为400000-1000000。壳聚糖的脱乙酰度要求不低于90%。海藻酸钠为医用级的海藻酸钠。脱水剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC，市售）。

实施例1：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.4%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用40℃的温水配制成质量浓度2%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.2%的透明质酸水溶液。

（2）先把2.5g胶原蛋白水溶液与50g透明质酸水溶液混合，加入0.04gEDC，再加入100g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4: 0.5:0.5，搅拌均匀后再加入50g壳聚糖水溶液，搅拌均匀后静置2-小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵。

实施例2：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.6%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用50℃的温水配制成质量浓度1.5%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.4%的透明质酸水溶液。

（2）先把10g胶原蛋白水溶液与50g透明质酸水溶液混合，加入0.18g EDC，再加入150g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4:2:2，搅拌均匀后再加入100g壳聚糖水溶液，搅拌均匀后静置3小时形成水凝胶，将水凝胶倒入400目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵。

实施例3：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.5%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用45℃的温水配制成质量浓度1.5%的胶原蛋白水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2%的海藻酸钠水溶液。

（2）先把20g胶原蛋白水溶液与25g海藻酸钠水溶液混合，加入0.3g EDC，再加入160g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为： 6: 3: 3，搅拌均匀后再加入160g壳聚糖水溶液，搅拌均匀后静置4小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵，再压制成薄膜。

实施例4：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.5%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用45℃的温水配制成质量浓度1.5%的胶原蛋白水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度3%的海藻酸钠水溶液。

（2）先把10g胶原蛋白水溶液与10g海藻酸钠水溶液混合，加入0.15g EDC，再加入60g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4:2:2，搅拌均匀后再加入60g壳聚糖水溶液，搅拌均匀后静置2小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵。

实施例5：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.5%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用45℃的温水配制成质量浓度1.5%的胶原蛋白水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2%的海藻酸钠水溶液。

（2）先把10g胶原蛋白水溶液与10g海藻酸钠水溶液混合，加入0.15g EDC，再加入100g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4: 2: 2，搅拌均匀后再加入100g壳聚糖水溶液和细度在150-250目的墨鱼骨粉0.03g，搅拌均匀后静置2小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵。

实施例6：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.5%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用45℃的温水配制成质量浓度1.5%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.4%的透明质酸水溶液。

（2）先把10g胶原蛋白水溶液与50g透明质酸水溶液混合，加入0.15g EDC，再加入100g复合溶剂，复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4: 2: 2，搅拌均匀后再加入100g壳聚糖水溶液和细度在150-250目的墨鱼骨粉0.06g，搅拌均匀后静置2小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥48h制成海绵，再压制成薄膜。

 

本发明的可吸收降解的多用途生物相容性材料无毒副作用，对皮肤及粘膜无刺激性，在体内不产生免疫抗原反应及热源反应，不溶血、无致突变性及无致死性突变效应，可在体内降解并被人体吸收，并通过代谢系统排出体外，是一种组织相容性良好的新的体内植入生物材料。

本发明的可吸收降解的多用途生物相容性材料可作为止血防粘连材料，具有良好的组织粘附性，防粘连效果显着，能迅速止血、防粘连以及促进组织愈合，可防止再次出血，消除明胶和动物胶原蛋白所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高，而且降解完全，可以被身体吸收利用，对身体没有副作用。也可用于组织工程支架，人造皮肤等，具有良好的生物相容性和可吸收降解性。

在小鼠背部开1cm×1cm的出血创面，使用本发明的多用途生物相容性材料制成的薄膜覆盖在伤口，平均止血时间小于2min，其在1min内显效平均达92%，经观察本发明的材料能促进创面愈合，减少疤痕形成。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述多用途生物相容性材料的原料包括壳聚糖、胶原蛋白以及透明质酸或海藻酸钠，壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（2-8）:（0.5-3）:（1-5），然后加入脱水剂，经交联反应生成水凝胶，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。

2.根据权利要求1所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（3-6）:（0.5-2）:（2-3）。

3.根据权利要求1或2所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述脱水剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，所述脱水剂的用量为胶原蛋白重量的0.8-1.2倍。

4.根据权利要求1或2所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述交联反应以复合溶剂为介质，所述复合溶剂由乙醇、丙二醇和二丙二醇组成，乙醇、丙二醇和二丙二醇的重量比为：4-6: 0.5-3:0.5-3。

5.根据权利要求1或2所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述透明质酸由中分子透明质酸和小分子透明质酸组成按1：1的重量比组成，中分子透明质酸分子量范围为1000000-1800000，小分子透明质酸分子量范围为400000-1000000。

6.根据权利要求1或2所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述壳聚糖的脱乙酰度要求不低于90%。

7.根据权利要求1或2所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述海藻酸钠为医用级的海藻酸钠。

8.根据权利要求1所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述多用途生物相容性材料的具体制备方法为：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.4-0.6%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用40-50℃的温水配制成质量浓度1.5-2%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.2-0.4%的透明质酸水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2-3%的海藻酸钠水溶液；

（2）先把胶原蛋白水溶液与透明质酸水溶液或海藻酸钠水溶液混合，加入脱水剂，再加入复合溶剂，搅拌均匀后再加入壳聚糖水溶液，复合溶剂用量为壳聚糖水溶液重量的1-2倍，搅拌均匀后静置2-4小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300-400目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。

9.根据权利要求1所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述多用途生物相容性材料的原料还包括墨鱼骨粉，墨鱼骨粉：壳聚糖：胶原蛋白：透明质酸或海藻酸钠的重量比例为（0.3-0.6）：（2-8）:（0.5-3）:（1-5），所述墨鱼骨粉的细度在150-250目。

10.根据权利要求9所述的可吸收降解的多用途生物相容性材料，其特征在于：所述多用途生物相容性材料的具体制备方法为：

（1）、把各原料先配制成水溶液：壳聚糖配制成质量浓度0.4-0.6%的壳聚糖水溶液；胶原蛋白用40-50℃的温水配制成质量浓度1.5-2%的胶原蛋白水溶液；透明质酸先分散于水中，待充分溶胀后缓慢搅拌，配制成质量浓度0.2-0.4%的透明质酸水溶液；海藻酸钠溶于水中配制成质量浓度2-3%的海藻酸钠水溶液；

（2）先把胶原蛋白水溶液与透明质酸水溶液或海藻酸钠水溶液混合，加入脱水剂，再加入复合溶剂，搅拌均匀后再加入壳聚糖水溶液和墨鱼骨粉，复合溶剂用量为壳聚糖水溶液重量的1-2倍，搅拌均匀后静置2-4小时形成水凝胶，将水凝胶倒入300-400目网袋中，用双蒸水洗涤除杂质，最后冷冻干燥制成海绵或薄膜。