CN104188896A - 一种壳聚糖聚电解质复合凝胶及其制备方法与用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于医用生物材料领域，具体涉及一种壳聚糖聚电解质复合凝胶及其制备方法与用途。本发明所述壳聚糖聚电解质复合凝胶，以0.5-5.0重量份壳聚糖以及0.5-3重量份卡波姆为原料基质制备而成。所述壳聚糖聚电解质复合凝胶具有制备成本较低、均匀稳定、易于涂抹吸收等优势，具有良好的抑菌、消炎、修复烫伤、抗过敏、止痒等功效，使用后无皮肤刺激反应和过敏反应。

Description

一种壳聚糖聚电解质复合凝胶及其制备方法与用途

技术领域

本发明属于医用生物材料领域，具体涉及一种壳聚糖聚电解质复合凝胶、制备方法，以及其在制备具有抑菌、消炎、止痒、抗过敏、修复烫伤作用的药物中的用途。

背景技术

壳聚糖(Chitosan)是甲壳素部分脱乙酰基产物，是一种安全无毒的天然高分子聚阳离子多糖，具有生物相容性、成膜性、生物粘附性、抗菌性等特点，已成为欧美、日本等国家的热门研究领域，并广泛用于于医药、食品、日化用品等领域。

壳聚糖是目前发现的唯一天然碱性多糖，主要有两种来源：其一为虾、蟹壳来源壳聚糖，另一种为真菌(以食用菌为主)来源壳聚糖。目前市面上的壳聚糖主要以虾、蟹壳为原料制备，所得的壳聚糖钙离子、蛋白质含量高，但脱乙酰度低且不稳定，使用上也会对部分虾蟹过敏人群产生不良反应；而食用菌壳聚糖是从真菌菌丝和子实体中提取，所得壳聚糖脱乙酰度高且稳定，灰分含量少，产品性能优良，大多无副作用。

壳聚糖作为一种亲水性天然高分子，仅溶解在某些酸性溶剂中，能够制成聚电解质水凝胶，吸附一些带负电荷的物质而具有抑菌效果。近年来，国内外以壳聚糖为主要基质制备凝胶取得了一些进展，并逐渐开发出以壳聚糖与其他基质复配制成的复合聚电解质凝胶和水凝胶，上述复合凝胶材料表现出了良好的生物兼容性和可生物降解性，但形成的凝胶具有机械强度低、不易涂展、稳定性差等缺点。

但是现有技术中常见的壳聚糖凝胶的方法中，化学交联技术制备的壳聚糖凝胶，因交联剂大部分为毒性较高的醛类，运用上存在一定的安全隐患，并且会改变壳聚糖的基团特性；而物理交联所形成的凝胶不仅在制备过程中容易发生絮凝沉淀等不良反应，同时其产品稳定性、生物亲和性、抑菌性等也受pH、温度、离子等影响。上述方法制成的凝胶具有机械强度低、不易涂展、稳定性差等缺点的问题，使得在医用领域存在着透皮吸收性差、涂展性不良等缺点。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有的壳聚糖凝胶存在透皮吸收性差、涂展性不良等技术问题，从而提出一种壳聚糖聚电解质复合凝胶，并进一步公开了其制备方法，以及在制备具有抑菌、消炎止痒、修复烫伤作用的药物中的用途。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种壳聚糖聚电解质复合凝胶，由0.5-5.0重量份壳聚糖以及0.5-3重量份卡波姆为原料基质制备而成。

进一步地，所述壳聚糖为1.5重量份，所述卡波姆为1重量份。

所述壳聚糖为食用菌壳聚糖。

本发明还公开了一种上述的壳聚糖聚电解质复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取0.5-5.0重量份壳聚糖溶于50-100重量份浓度为0.5-2％的酸性溶剂中，待壳聚糖充分溶解后，用三乙醇胺调节溶液pH至碱性，过滤后取沉淀物洗涤至中性，得到胶状物；将所述胶状物加水混匀，用酸性溶液调节pH值为2-6，并补充水使溶液总重量为50-100重量份，制得壳聚糖凝胶；

(2)取0.5-3重量份卡波姆，加入水补足至100重量份混匀，静置20-30h，制得卡波姆凝胶；

(3)将步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混匀，用三乙醇胺调节体系pH值为5-8，并在1500rpm-5000rpm转速下均质5-20分钟，即得。

进一步地，所述壳聚糖聚电解质复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取1.5重量份壳聚糖溶于60重量份浓度为1％的酸性溶剂中，待壳聚糖充分溶解后，用三乙醇胺调节溶液pH值为9，过滤后取沉淀物洗涤至中性，得到胶状物；将所述胶状物加水混匀，用酸性溶液调节pH值为6，并补充水使总重量为50重量份，制得壳聚糖凝胶；

(2)取1重量份卡波姆，加入99重量份水中混匀，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，用三乙醇胺调节体系pH值为7.0，并在3000rpm转速下均质15分钟，即得。

所述步骤(1)中，所述酸性溶剂和酸性溶液彼此独立地选自乙酸或乳酸。

本发明还公开了根据上述的方法制备得到的壳聚糖聚电解质复合凝胶。

本发明还公开了上述的壳聚糖聚电解质复合凝胶选择性添加药物或活性成分或常规辅料，按照常规工艺，制成的临床上可接受的制剂。

所述制剂包括但不限于凝胶剂、膜剂、洗液、创可贴、喷剂、敷料、贴膏剂、漱口液、粉剂或缓控释制剂。

本发明还公开了上述的壳聚糖聚电解质复合凝胶在制备具有抑菌、消炎、止痒、抗过敏、修复烫伤作用的药物中的用途。

卡波姆(Carbomer)为丙烯酸键合烯丙基蔗糖或季戊四醇烯丙醚的高分子聚合物，是一种全合成聚丙烯酸化合物，含有大量游离羧基(56％-68％)，具有较强的吸湿性，1％卡波姆水分散体的pH为2.5～3.0，利用氢氧化钠和三乙醇胺作为中和剂，可使其卷曲的分子因电斥力张开或形成氢键而增稠形成凝胶。以卡波姆为辅料制备的凝胶剂质地均匀，涂布在皮肤及黏膜上可形成透明的薄膜，附着性强、无油腻感，与皮肤黏膜的耦合效果好、释药快、作用迅速，已作为新型的药用辅料，广泛用于凝胶剂和乳膏剂的研究生产中。

本发明以壳聚糖和卡波姆为基质复配出一种新型的聚电解质复合凝胶，分别于不同的酸碱条件下制备两个大分子间的复合模型，并利用两者的协同增效作用改善壳聚糖凝胶机械强度大、涂展性不良、稳定性差等不足，制备得到的凝胶不仅成本较低、均匀稳定、易于涂抹吸收，而且具有良好的抑菌、消炎、止痒、抗过敏、修复烫伤功效，尤其是其头皮性能更佳，使用后无皮肤刺激反应和过敏反应。该凝胶可用于制备药品、医疗器械和日化产品，具有较好的应用前景。

实验例

实验例1透皮试验

精密称取实施例1制备的壳聚糖复合凝胶0.3g，在豚鼠皮肤涂匀后固定在接受池上。采用体积为6.5mL的扩散池，接受池中盛满pH＝6.5的磷酸盐缓冲液(PBS溶液)，使溶液与皮肤替代物完全接触。以37℃恒温，300rpm恒速震荡，分别在0.5、1.5、3、5、8、12、24h间隔取样2mL，同时补充等体积释放液。通过茜素红法，将CTS标准溶液换成取样的透皮液，测定壳聚糖浓度，结果见附图1。

由结果可见，采用豚鼠皮肤测得的24h累积透皮量可达0.4mg/mL以上，以0.4mg/mL计算可知，6.5mL透皮液中共投过2.6mg壳聚糖，而我们涂抹在膜上的药膏量(壳聚糖含量为1％)为0.3g，共还有3mg的壳聚糖，24h约有87％的壳聚糖透过。

实验例2抑菌试验(纸片法)

材料：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌(购自广州微生物研究所)

菌悬液制备：将测试菌种接种于肉汤培养基，置于37℃120r/min振荡培养18～24h，同时进行活菌培养计数，其作用浓度应5×105cfu/mL-5×106cfu/mL。

操作程序：

(1)抑菌纸片的制备：取无菌并干燥的直径1cm的圆形滤纸片，无菌条件下将灭菌过的凝胶均匀涂抹在滤纸片上，备用。

(2)阴性对照样片的制备：取无菌干燥滤纸片直接使用。

(3)试验菌的接种：取100μL菌悬液接种于100mL温度为45-50℃营养琼脂培养基中，混合均匀后倒平板，待凝固后备用。

(4)抑菌纸片贴放：每个平板纸片重复数为4，阴性对照样片为2，用无菌镊子取样片贴放于平板表面，各样片中心之间相距25mm以上，与平板周缘相距15mm以上，贴放好后，用无菌镊子轻压样片，使其紧贴于平板表面。盖好平皿，置37℃恒温培养箱，倒置培养24h。

(5)菌落总数测定：在无菌条件下，将培养24h之后的平皿内的纸片用无菌镊子取出，置于普通肉汤培养基中，盖好硅胶塞后置于37℃恒温培养箱中浸渍培养，培养24h后作梯度稀释，以阴性对照样片作为空白对照组，平板计数.

抑菌率＝(1-处理组菌落总数/空白组菌落总数)×100％。

表1壳聚糖复合凝胶的抑菌率

实验结果见表1，可以看出，复合凝胶对大肠杆菌，白色念珠菌及金黄色葡萄球菌均有很强抑制作用，表现为白色念珠菌>大肠杆菌>金黄色葡萄球菌。

实验例3消炎功效试验

豚鼠，分为3个处理，每个处理6只，A组为采用实施例1制备的壳聚糖复合凝胶组；B组为采用实施例1制备的壳聚糖空白凝胶，O组，为阴性对照组(未使用任何药物)，实验前24h，脱毛；在脱毛处涂抹样品，50mg/鼠，2次/d；用砂纸擦伤脱毛处约1cm²，涂抹样品，间隔1h再涂抹一次；末次给药1h后，每隔3min用50μL/鼠，并以0.02，0.03，0.04，0.05％……递增的浓度滴至豚鼠回头舔时的磷酸组胺总量为致痒阈量。

表2壳聚糖复合凝胶的磷酸组胺致痒阈值

实验研究给药后豚鼠对磷酸组胺致痒的反应情况，结果见表2，实验结果表明，1％壳聚糖复合凝胶的磷酸组胺致痒阈值可达0.685mg，大大高于卡波姆凝胶空白组和阴性对照组，说明壳聚糖复合凝胶具有很好的止痒效果。

实验例4烫伤修复功效试验

小白鼠，分为3组：A组采用实施例1制备的壳聚糖复合凝胶组，6只；B组为阳性对照组(使用的药物为连柏烧伤膏)，6只；O组，为阴性对照组(未使用任何药物)，8只；每2只分装在一个鼠笼里。脱毛，用直径1.5cm的自制铁棒(中空，内部装水，截面光滑平整)加热，按在小白鼠身上5-10s，造成二级烫伤；每天在伤口上涂抹样品，直到伤口好为止；观察小白鼠结痂状况、脱落时间及伤口愈合情况。

在试验的第7天，A组和O组小鼠伤口上出现一大片结痂，B组结痂较薄，不明显；在第14天，A组和B组的小鼠伤口面积缩小得较快，结痂也明显缩小，伤口呈现淡红色，O组的伤口面积和结痂变化不明显，结痂颜色为深红色；第21天，A组和B组伤口已完全愈合，新生表皮光滑且已经接近正常肤色，O组伤口面积明显缩小；第28天，O组伤口也愈合，但裸露的表皮较粗糙，有深红色点状疤痕。

表3小白鼠伤口结痂脱落时间统计  单位：天

表3为所有小鼠(包括给药组、阳性对照组和阴性对照组)伤口结痂脱落的时间及结痂情况汇总。给药组6只小鼠平均脱痂时间为20.5天，阳性对照组6只小鼠平均脱痂时间为21天，阴性对照组8只小鼠平均脱痂时间为24天。说明自制伤药和连柏烧伤膏均能显著缩短伤口的愈合时间，有较好的加速伤口愈合的效果。

实验例5生物学评价

根据GB/T 16886.1要求进行生物学评价，结果显示产品无致敏反应、细胞毒性反应轻微，安全性良好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明实验例1中的壳聚糖累积透皮浓度随时间的变化曲线(茜素红法)。

具体实施方式

实施例1

本实施例所述壳聚糖聚电解质复合凝胶由如下方法制备：

(1)取1.5重量份壳聚糖溶于60重量份1％乙酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为6，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取1重量份卡波姆，边搅拌边加入100重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH 7.0，在3000rpm转速下均质15分钟，即得。

实施例2

本实施例所述壳聚糖聚电解质巴布剂由如下方法制备：

(1)取2.0重量份壳聚糖溶于100重量份1.5％乙酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为5，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取2重量份卡波姆，边搅拌边加入98重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH 6.0，在4000rpm转速下均质10分钟，加入黏合剂等其他附加剂，制成均匀基质，涂布，压合，分割，即得。

实施例3

本实施例所述壳聚糖聚电解质凝胶创可贴由如下方法制备：

(1)取0.5重量份壳聚糖溶于50重量份2.0％乳酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为2，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取3重量份卡波姆，边搅拌边加入97重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH 5.0，在1500rpm转速下均质5分钟，加入常规辅料制成均匀基质，涂布，压合，分割，即得。

实施例4

本实施例所述壳聚糖聚电解质膜剂由如下方法制备：

(1)取2.5重量份壳聚糖溶于80重量份2.0％乳酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为3，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取0.5重量份卡波姆，边搅拌边加入99.5重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH 6.5，在5000rpm转速下均质10分钟，加入常规辅料制成均匀基质，涂布，干燥，分割，即得。

实施例5

本实施例所述壳聚糖聚电解质喷剂由如下方法制备：

(1)取5重量份壳聚糖溶于70重量份0.5％乳酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为4，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取1.5重量份卡波姆，边搅拌边加入98.5重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH7.5，在2000rpm转速下均质20分钟，真空冷冻干燥，超微粉碎，加入常规辅料混合均匀，灌装，即得。

实施例6

本实施例所述促进表皮修复凝胶由如下方法制备：

(1)取1.5重量份壳聚糖溶于60重量份1％乙酸，搅拌使充分溶解，用三乙醇胺(98％，市售)至pH9，过滤，取沉淀物用纯化水水洗至中性，得到胶状物，加入45重量份纯化水，边搅拌边加入1％乙酸调节pH值为6，补充纯化水使总重量份为50重量份，搅拌均匀，制得壳聚糖凝胶；

(2)取1重量份卡波姆，边搅拌边加入100重量份纯化水，静置24小时，得卡波姆凝胶；

(3)取50重量份步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和100重量份步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，边搅拌边滴加三乙醇胺(98％，市售)调节至pH 7.0，在3000rpm转速下均质15分钟，灭菌，加入重组表皮生长因子，混合均匀，灌装，即得。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种壳聚糖聚电解质复合凝胶，其特征在于，以0.5-5.0重量份壳聚糖以及0.5-3重量份卡波姆为原料基质制备而成。

2.根据权利要求1所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶，其特征在于，所述壳聚糖为1.5重量份，所述卡波姆为1重量份。

3.根据权利要求1或2所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶，其特征在于，所述壳聚糖为食用菌壳聚糖。

4.一种权利要求1-3任一所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取0.5-5.0重量份壳聚糖溶于50-100重量份浓度为0.5-2％的酸性溶剂中，待壳聚糖充分溶解后，用三乙醇胺调节溶液pH至碱性，过滤后取沉淀物洗涤至中性，得到胶状物；将所述胶状物加水混匀，用酸性溶液调节pH值为2-6，并补充水使溶液总重量为50重量份，制得壳聚糖凝胶；

(2)取0.5-3重量份卡波姆，加入水补足至100重量份混匀，静置24h，制得卡波姆溶胶；

(3)将步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混匀，用三乙醇胺调节体系pH值为5-8，并在1500rpm-5000rpm转速下均质5-20分钟，即得。

5.根据权利要求4所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取1.5重量份壳聚糖溶于60重量份浓度为1％的酸性溶剂中，待壳聚糖充分溶解后，用三乙醇胺调节溶液pH值为9，过滤后取沉淀物洗涤至中性，得到胶状物；将所述胶状物加水混匀，用酸性溶液调节pH值为6，并补充水使总重量为50重量份，制得壳聚糖凝胶；

(2)取1重量份卡波姆，加入99重量份水中混匀，静置24小时，得卡波姆溶胶；

(3)取步骤(1)制备所得的壳聚糖凝胶和步骤(2)制备所得的卡波姆凝胶混合，用三乙醇胺调节体系pH值为7.0，并在3000rpm转速下均质15分钟，灭菌，灌装，即得。

6.根据权利要求4或5所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述酸性溶剂和酸性溶液彼此独立地为乙酸或乳酸。

7.根据权利要求4-6任一所述的方法制备得到的壳聚糖聚电解质复合凝胶。

8.权利要求1-3任一或7所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶选择性添加添加药物或活性成分或常规辅料，按照常规工艺，制成的临床上可接受的制剂。

9.根据权利要求8所述的制剂，其特征在于，包括凝胶剂、膜剂、洗液、创可贴、喷剂、敷料、贴膏剂、漱口液、粉剂或缓控释制剂。

10.权利要求1-3任一或7所述的壳聚糖聚电解质复合凝胶在制备具有抑菌、消炎、止痒、抗过敏、修复烫伤作用的药物中的用途。