CN104548187B - 一种改性海藻酸与明胶共混海绵及制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改性海藻酸与明胶共混海绵，包括改性海藻酸5.0‑95.0%、明胶5.0‑95.0%，均为重量份。所述共混海绵的制备方法是以水为载体，将改性海藻酸水溶液与吸水膨胀后的明胶水溶性混合后在容器中铺开后冷冻，经过真空冷冻干燥。所述共混海绵可以在医用敷料中或面膜中应用。

Description

一种改性海藻酸与明胶共混海绵及制备方法和应用

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种改性海藻酸与明胶共混海绵及制备方法和应用。

背景技术

医用敷料是一种覆盖创面、辅助伤口愈合的材料。近年来，海藻酸钙纤维、聚氨酯薄膜和泡沫、水胶体、水凝胶等新型材料在功能性医用敷料的生产中得到广泛应用。这些新型的医用敷料覆盖在创面上后，伤口渗出液的全部或部分被保持在敷料的结构中，在伤口表面形成一个湿润的微环境。由于湿润的基质对上皮细胞的涌移和增殖有促进作用，这种“湿法疗法”产品能加快伤口的愈合速度。

海藻酸钠是从褐藻中分离出来的一种天然线性多糖，由1-4键合的β-D-甘露糖醛酸(M单元)和α-L-古洛糖醛酸(G单元)残基组成。由于海藻酸盐具有生物相容性、低毒性和相对低廉的价格，被广泛地应用于药物释放体系和组织工程领域。海藻酸钠分子的糖醛酸单元具有顺二醇结构，其顺二醇结构中的C-C键会被强氧化剂如过碘酸钠氧化，而生成2个醛基。将海藻酸钠用高碘酸钠氧化改性，可以制备出一种具有双醛结构的氧化海藻酸钠。实验结果表明，高碘酸钠能将海藻酸钠的顺二醇氧化为二醛结构，海藻酸钠的氧化度和醛基含量都随高碘酸钠量的增加而增加，并且，随着反应时间的增加氧化度不断提高。研究结果表明氧化海藻酸钠的细胞毒性低，与含相同醛基量的戊二醛相比，前者对细胞无明显抑制作用，而后者明显抑制细胞的生长，具有很强的细胞毒性。体内降解性和生物相容性实验结果表明，适度氧化的海藻酸钠不但保留了海藻酸钠良好的生物相容性，而且改善了其降解性。所以，适度氧化的海藻酸钠是一种新型的低毒性生物交联剂。

与氧化海藻酸钠相似，海藻酸与环氧丙烷反应后形成的海藻酸丙二醇酯也具有良好的生物相容性及优良的理化特性，目前在食品添加剂领域得到广泛应用。

明胶是一种由氨基酸组成的多肽分子混合物，分子量一般在几万至十几万。明胶既具有酸性，又具有碱性，是一种两性物质，明胶的胶团是带电的，在电场作用下，它将向两极中的某一极移动。明胶分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性。明胶不溶于有机溶剂，不溶于冷水，在冷水中吸水膨胀至自身的5-10倍，易溶于温水，冷却形成凝胶，溶点在24-28℃之间，其溶解度与凝固温度相差很小，易受水份、温度、湿度的影响而变质。

明胶在与交联剂反应后，通过冷冻干燥可以制备明胶海绵。明胶海绵具有很大的吸水表面，吸水量可达本品体积的30倍以上，将整个海绵贴敷于创伤表面，可以吸入比本身重量大数倍的渗出液。但目前已开发的明胶海绵使用化学交联剂，存在细胞毒性大，吸湿性偏低，有一定的安全隐患。

发明内容

为解决化学交联剂毒性大、吸湿性较低的技术问题，本发明利用改性海藻酸与明胶的交联作用，提供一种吸湿性更强、安全性更好的改性海藻酸与明胶共混海绵及制备方法和应用。

本发明的一种改性海藻酸与明胶共混海绵，包括改性海藻酸5.0-95.0％、明胶5.0-95.0％，均为重量百分比；优选的，包括改性海藻酸50.0％、明胶50.0％，均为重量百分比。

进一步的，所述改性海藻酸为多醛基海藻酸钠或海藻酸丙二醇酯。

进一步的，所述多醛基海藻酸钠的氧化度为20％-70％；优选的，所述多醛基海藻酸钠的氧化度为40％。

本发明的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，是以水为载体，将配方量的改性海藻酸溶解于水中形成均匀的改性海藻酸水溶液，将配方量的明胶进行吸水膨胀，然后溶解于水中形成明胶水溶液，将海藻酸水溶液与明胶水溶性混合后在容器中铺开后冷冻，经过真空冷冻干燥得到改性海藻酸与明胶共混海绵。

进一步的，所述改性海藻酸水溶液与所述明胶水溶液的质量分数相同，质量分数为1.2-1.8％。

进一步的，所述真空冷冻干燥时间为40-50h。

本发明的一种改性海藻酸与明胶共混海绵在医用敷料中的应用。

本发明的一种改性海藻酸与明胶共混海绵在面膜中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的改性海藻酸与明胶共混海绵同时具有改性海藻酸和明胶的生物活性。由于在制备过程中形成稳定的交联结构，共混海绵在与伤口渗出液接触时，一方面海绵中的多孔结构具有很高的吸湿性，可以把大量的伤口渗出液吸入海绵，另一方，吸收的水分被保持在海绵的结构中，因此在创面上形成一个湿润的环境，可以有效促进伤口的愈合。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

本发明的一种改性海藻酸与明胶共混海绵，包括改性海藻酸5.0-95.0％、明胶5.0-95.0％，均为重量百分比；所述改性海藻酸为多醛基海藻酸钠或海藻酸丙二醇酯；所述多醛基海藻酸钠的氧化度为20％-70％。

本发明的改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，具体是以水为载体，将配方量的改性海藻酸溶解于水中形成均匀的改性海藻酸水溶液，将配方量的明胶进行吸水膨胀，然后溶解于水中形成明胶水溶液，所述改性海藻酸水溶液与所述明胶水溶液的质量分数相同，质量分数为1.2-1.8％，将海藻酸水溶液与明胶水溶性混合后在容器中铺开后冷冻，经过真空冷冻干燥40-50h得到改性海藻酸与明胶共混海绵。

本发明的改性海藻酸与明胶共混海绵可以在医用敷料中应用。采用本发明的共混海绵制成的医用敷料具有很高的吸湿性和使用安全性，当使用在流血流脓较多的伤口上时可以延长产品的使用时间，减少敷料的更换次数，一方面可以降低护理伤口的成本，另一方面也减少了病人在更换敷料时的痛苦。本发明产品对人体无毒副反应，能促进伤口的愈合。

本发明的改性海藻酸与明胶共混海绵可以在面膜中应用。采用本发明的共混海绵制成的面膜具有很好的保湿性，与面部皮肤贴合度好，有利于皮肤对面膜上负载的营养物质吸收利用。

实施例1、多醛基海藻酸钠(氧化海藻酸钠)的制备

在海藻酸钠浓度为0.2g/mL的V(水):V(乙醇)＝1:1溶液中，用高碘酸钠将其氧化为多醛基海藻酸钠，以期获得可用于生物医疗领域的无毒、水溶、低廉的生物高分子交联剂。具体实验步骤如下：

①将10g海藻酸钠分散于50ml无水乙醇中配成悬浊液1；

②将不同质量的高碘酸钠溶于50ml水中配成溶液2，分别按高碘酸钠与海藻酸钠单体单元的质量比20％、40％、60％、80％、100％(如表1所示)；

③将溶液2加入悬浊液1中，避光室温磁力搅拌2h后，加入与高碘酸钠等摩尔的1,2-丙二醇终止反应；

④将反应混合物倒入剧烈搅拌的大量无水乙醇中析出沉淀，其中V(反应混合物):V(无水乙醇)＝1:5；

⑤抽滤、40℃真空干燥，所得固体粉末采用蒸馏水透析24h，除掉未反应的高碘酸钠及1,2-丙二醇等小分子杂质；

⑥将透析袋内液冷冻干燥得不同氧化度的多醛基海藻酸钠。

表1多醛基海藻酸钠的制备

实施例2、氧化海藻酸钠和明胶复合膜的制备方法

将实施例1制备得到的氧化海藻酸钠与明胶混合制备复合膜，步骤为：

①取495ml去离子水，在搅拌下加入5g明胶，溶解后得到质量浓度为1％的明胶水溶液；

②称取5g氧化海藻酸钠，溶解在495ml沸水中，得到质量浓度为1％的氧化海藻酸钠水溶液；

③按照下表的比例在100ml小烧杯中混合二种溶液后，倒入直径约为90mm的平底塑料容器中，然后在烘箱中50℃下干燥后得到干膜样品，(经前期实验证明：烘箱温度为50℃时，得到的共混膜的厚度、均匀度以及吸湿性能是最好的，因此本实验选择烘箱温度为50℃)；

④称取10gNaOH，溶解在125ml去离子水中后，加入125ml乙醇，得到质量浓度为4％的NaOH溶液；

⑤用上述溶液处理干燥后的薄膜过夜，然后用乙醇、水混合溶液清洗后，再用纯乙醇清洗后干燥；

⑥保存样品在塑料袋中，注明样品号(即组号)，然后进行各种测试。

表2氧化海藻酸与明胶的配比

按照以上表2得到的最佳配比，以不同取代度的氧化海藻酸钠制备薄膜。按照下述方法测试不同的膜在水或生理盐水中的吸湿性能。

实施例3、氧化海藻酸与明胶复合膜吸湿性能的测试

为了明确地反映溶液中的钙离子浓度，英国药典在形成海藻酸医用敷料的测试方法的过程中提出了含钠和钙离子的A溶液作为标准测试液。这种溶液模拟了伤口渗出液中的钙离子和钠离子的含量，由含2.5毫摩尔每升的CaCl₂·2H₂O和142毫摩尔每升的NaCl水溶液配制而成。A溶液可以由8.3gNaCl、0.277gCaCl₂稀释至1L后配制。

目前国际上常用的测试创面用敷料(复合膜)吸湿性的方法是英国药典为海藻酸医用敷料所制定的方法。在这个方法中，辅料首先被切割成5cm×5cm尺寸，然后被放置在20℃，65％相对湿度下24h，使纤维的回潮率达到平衡。这时测定纱布的干重为Wg。之后把纱布放置在比纱布重40倍的A溶液中，在直径为90mm的培养皿中37℃下放置30min后，用镊子夹住纱布的一角在空中悬挂30s后测取纱布的湿重(W₁)。单位重量辅料的吸湿性＝(W₁-W)/Wg·g-1，而单位面积的吸湿性＝4(W₁-W)g·100cm^-2。表3显示了吸湿性能的测试结果。

表3吸湿性能的测试结果

实施例4、不同取代度的氧化海藻酸钠制备的薄膜吸湿性的差异

以明胶0.6g、氧化海藻酸钠0.4g的配比，把不同条件下制备的氧化海藻酸钠与明胶混合后制备薄膜后测试其吸湿性。表4显示了采用表1所示的不同取代度的氧化海藻酸钠制备的薄膜吸湿性测试结果。

表4不同取代度的氧化海藻酸钠制备的薄膜吸湿性的测试结果

由表4可知，氧化海藻酸钠的氧化度较小时，随着氧化度的增大，与明胶发生交联反应所制得的复合膜的单位重量吸湿性也增大，但是增大速度有所下降；而当氧化度大到一定程度以后，随着氧化度的增大，氧化海藻酸钠与明胶发生交联反应所制得的复合膜的单位重量吸湿性基本上保持不变，不受交联程度增大的影响。

由以上实施例可以证明使用改性海藻酸钠可以与明胶进行交联反应，制备得到的复合薄膜具有较强的吸湿性，在上述实验的基础上，本发明对改性海藻酸钠与明胶的交联反应进一步改进，制备改性海藻酸钠与明胶共混海绵，可以大幅度提升共混海绵的吸湿性，扩大共混海绵的使用领域。

实施例5、冷冻干燥氧化海藻酸与明胶共混海绵的制备

将氧化海藻酸钠与明胶混合制备共混海绵，步骤为：

①取985ml去离子水，搅拌情况下加入15g明胶，浸泡1h，使其吸水充分膨胀；

②将步骤①所得膨胀后的明胶置于60℃水浴，不断搅拌使其完全溶解，然后冷却至室温，得质量浓度为1.5％的明胶水溶液；

③取985ml去离子水，搅拌情况下加入15g氧化海藻酸钠，得质量分数为1.5％的氧化海藻酸钠水溶液；

④按照下表的比例将氧化海藻酸钠水溶液和明胶水溶液混合，搅拌20min；

⑤将上述混合溶液倒入直径为180mm的不锈钢平底物料盘中，保证溶液在物料盘中表面平整，且厚度均匀，然后放入冰箱冷冻室内充分冷冻；

⑥将步骤⑤中充分冷冻的物料盘转移到真空冷冻干燥机内，真空冷冻干燥48h，冷冻干燥完成后得海绵样品，将样品编号(即组号)，然后进行吸湿性测试。

表6冷冻干燥海绵物料配比

对通过上述配比(表6)实验得到的海绵样品进行吸湿性能测试，通过吸湿性能的优劣确定最佳配比，以此最佳配比进行冷冻干燥不同取代度的氧化海藻酸钠与明胶共混海绵样品的制备。

实施例6、冷冻干燥氧化海藻酸与明胶共混海绵的吸湿性能

冷冻干燥氧化海藻酸与明胶共混海绵的吸湿性能的测试方法与实施例3中的测试方法基本相同，吸湿性能测试使用的溶液为A溶液，所述A溶液是由8.3gNaCl、0.277gCaCl₂经水稀释至1L后配制。将冷冻干燥海绵样品剪切成5cm×5cm尺寸，测定其干重为Wg。因冷冻干燥海绵吸水性能较强，所以将海绵样品置于其干重60倍的A溶液中，在37℃条件下放置30min，将吸湿后的海绵样品悬空30s后测量其湿重(W₁)。则单位重量辅料的吸湿性＝(W₁-W)/W g·g^-1，而单位面积的吸湿性＝4(W₁-W)g·100cm^-2。表7显示了吸湿性能的测试结果。

表7吸湿性能的测试

实施例7、冷冻干燥不同氧化度的氧化海藻酸钠与明胶共混海绵的制备及吸湿性能测试

通过实施例6测试结果可以看出，以第6组配比制备的海绵样品吸湿性能最强，因此以第6组配比进行不同氧化度氧化海藻酸钠与明胶共混制备海绵样品，制备方法与实施例5相同，物料配比如下表所示。

表8冷冻干燥海绵物料配比

对上述四种不同氧化度的氧化海藻酸钠与明胶共混制备的海绵样品进行吸湿性能测试，测试结果如表9所示。

表9吸湿性能的测试

通过表9数据可以看出，随着氧化海藻酸钠氧化度的增加，通过冷冻干燥制备的海绵样品吸湿性能呈现先增大后减小的趋势，这是因为随着氧化海藻酸钠氧化度的增加，它与明胶之间的交联程度逐渐增加，保水能力增加，吸湿性能增强，但随氧化海藻酸钠氧化度继续增加时，它与明胶之间的交联程度过高，使冷冻干燥海绵内部结构致密，吸湿后膨胀程度减小，因此吸湿性能降低。

实施例8、冷冻干燥海藻酸丙二醇酯与明胶共混海绵的制备及性能测试

本发明同时还利用海藻酸丙二醇酯与明胶共混制备冷冻干燥海绵，制备方法及吸湿性能测试方法与实施例5和实施例6相同，海藻酸丙二醇酯与明胶配比和吸湿性能测试结果如表10、11所示。

表10海藻酸丙二醇酯与明胶配比

表11吸湿性能的测试

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，以水为载体，将配方量的改性海藻酸溶解于水中形成均匀的改性海藻酸水溶液，将配方量的明胶进行吸水膨胀，然后溶解于水中形成明胶水溶液，将改性海藻酸水溶液与明胶水溶性混合后在容器中铺开后冷冻，经过真空冷冻干燥得到改性海藻酸与明胶共混海绵，包括改性海藻酸5.0-95.0%、明胶5.0-95.0%，均为重量百分比。

2.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，包括改性海藻酸50.0%、明胶50.0%，均为重量百分比。

3.根据权利要求1或2所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，所述改性海藻酸为多醛基海藻酸钠或海藻酸丙二醇酯。

4.根据权利要求3所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，所述多醛基海藻酸钠的氧化度为20%-70%。

5.根据权利要求4所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，所述多醛基海藻酸钠的氧化度为40%。

6.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，所述改性海藻酸水溶液与所述明胶水溶液的质量分数相同，质量分数为1.2-1.8%。

7.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸与明胶共混海绵的制备方法，其特征在于，所述真空冷冻干燥时间为40-50h。

8.根据权利要求1或2所述方法得到的改性海藻酸与明胶共混海绵在医用敷料中的应用。

9.根据权利要求1或2所述方法得到的改性海藻酸与明胶共混海绵在面膜中的应用。