CN104721873B - 片状交联透明质酸钠水凝胶的制备 - Google Patents

片状交联透明质酸钠水凝胶的制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种组织相容性好、强度高、透气好、吸收渗出液能力强、具有一定透明度的交联透明质酸钠水凝胶材料。本发明内容为采用稀疏纤维网状结构作为骨架，交联透明质酸钠凝胶结合其间，形成类似钢筋水泥结构的水凝胶。水凝胶是由透明质酸钠发生交联与磷酸生理盐水结合而成。磷酸生理盐水中含有抑菌剂。该结构水凝胶既保持了透明质酸钠水凝胶特性又增加了其强度和韧性。

Description

片状交联透明质酸钠水凝胶的制备
技术领域
本发明属于医学生物材料领域，具体涉及一种片状交联透明质酸钠水凝胶的制备方法。
背景技术
水凝胶是由亲水性的天然或合成的高分子聚合物构成的三维网状结构，丰富的水分子散在于网格之中。水凝胶自身含有一定的水分，同时由于亲水残基的存在，还可以进一步吸收水分，直至水饱和状态。
水凝胶生物学性状接近于疏松结缔组织；在细胞生长支架、医用电极、生物传感器、药物缓释载体、隐形眼镜、干细胞存储、组织填充、创伤愈合等领域中显示出了应用前景，尤其是水凝胶在创伤愈合中的作用引起了学者们的高度关注。
1962年英国科学家GeorgeWinter博士就发现潮湿的环境有利于伤口愈合。文献表明：水凝胶敷料具有透气保湿性，柔软可以缓解疼痛，且更换时不会破坏已愈合的伤口组织。近期研究证明水凝胶有利于创伤部位毛细血管新生以及毛囊表皮细胞的增殖和迁移。
依据水凝胶材料的来源，水凝胶可分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶以及二者结合的复合材料水凝胶。合成高分子水凝胶包括在聚氨酯膜上涂布丙烯酸(专利)聚乙烯醇(专利101980729，101337086)(市场已经有商品化产品，冷敷宁)。天然高分子水凝胶专利包括壳聚糖水凝胶(102007169)海藻酸水凝胶(102105171，102100592)以及复合材料(101987207，102010488)，而关于透明质酸钠水凝胶创伤中的作用仅见于专利(1433432)和大量的理论研究报道。
优秀的辅料创伤水凝胶应该具备以下几方面表现：(1)良好的组织相容性，有利创伤部位的细胞生长及细胞产物的产生(细胞因子)和发挥作用。(2)选择性阻隔作用，阻止不良因子的侵入，防止体液丢失。(3)快速吸收创伤渗出液体，吸附去除由于创伤产生的不良因子(组织降解成份)。(4)有一定的强度、韧性和弹性模量。(5)便利临床使用。
透明质酸是β-D-N-乙酰氨基葡萄糖和β-D-葡萄醛酸相互结合的直链状高分子多糖。它没有种属特异性，移植或注入到生物体时显示优良组织相容性。因此，透明质酸钠凝胶及改性透明质酸钠凝胶在骨关节炎、眼手术、面部除皱填充等部位得到了广泛使用(4582865)号说明书、特开昭60-130601号公报、特开昭63-281660号公报、特公平6-37575号公报、特公平6-37575号公报、特公平6-69481号公报、特开平7-97401号公报、特开平9-59303号公报。透明质酸钠凝胶组织相容性优于已经述及的人工合成材料及壳聚糖、海藻酸等几种天然材料。因此，透明质酸钠水凝胶更具有市场商品化的价值。
透明质酸水凝胶对伤口愈合作用有大量的文献报道。尽管透明质酸水凝胶具有良好的组织相容性并由此成为学者研究的热点，却鲜见其商品化产品。究其原因关键在于无论透明质酸钠水凝胶还是交联透明质酸钠水凝胶都缺乏强度和韧性，无法形成有效的片状结构供临床使用。为此，我们想到了复合材料，现在的复合材料由透气膜、无纺布、水凝胶、医用胶黏剂几层复合而成，其缺点是透气性、透明性和吸水性均较差。本发明复合材料避开了通常层次叠加的方法，采用稀疏纤维网状结构作为骨架，交联透明质酸钠凝胶结合其间，形成类似钢筋水泥结构的水凝胶，该结构即保持了透明质酸钠水凝胶特性又增加了强度和韧性，可以满足临床需要。
发明内容
本发明是为了解决透明质酸钠水凝胶强度和韧性不足的问题，提供一种组织相容性好、强度高、透气好吸收渗出液能力强、具有一定透明度的交联透明质酸水凝胶敷料。
本发明的目的是有下列技术方案实现的：本发明的敷料由交联透明质酸水凝胶和包埋在其中的网眼状纤维结构组成，网眼状纤维展铺于不锈钢平面上，添加了交联剂水溶液的透明质酸钠混匀，叠加于网眼状纤维上，滚动加压使透明质酸钠透过纤维网，在10-70℃下交联2小时，使网眼状纤维和透明质酸钠凝胶成为一体，在这过程中10分钟滚动加压一次，赶出产生的气泡，厚度0.3-3mm。两小时后流水冲洗两个小时，洗脱残留交联剂。烤干凝胶后PBS非饱和水化，即饱和溶胀度的20-80％。剪切成所需面积封于耐热塑料袋中，湿热灭菌。
本发明可含有抗菌剂，可用含0.1-5％硝酸铈(六合水)PBS替代PBS，硝酸铈低毒，抑菌效果好，适合本产品。
本发明的另一目的是公开该水凝胶敷料的制作方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)网格材料的选择：纤维材料可以是天然的亦可是人工合成的，包括不能降解纤维和可降解纤维网格，生物学评价纤维均不具有产生有害物质的能力。纤维可透明状亦可不透明状。网格包括塑制成型和编织成型，编织网格纤维直径不超过2mm，纤维走向可经纬方向、斜向和环形(图1)，网格的孔径在0.5mm-30mm之间。
(2)交联透明质酸钠凝胶前期制备：透明质酸钠为药典规定的药用级或注射级，分子量在50-500道尔顿。交联方法包括物理方法、化学方法和自交联方法。物理交联方法包括核、光、电、磁和超声能量作用下，透明质酸钠的不同大分子之间的羟基、羰基和氨基发生的交联的方式。化学方法所涉交联剂包括含有双醚基、双醛基、双氨基、双巯基及双烯键结构的化合物。反应可在酸性环境和碱性环境下进行，交联度在0.4-2％之间。
(3)网格骨架与交联透明质酸钠凝胶嵌合：展铺于不锈钢平台，混均匀的交联透明质酸钠凝胶通过自制螺旋扎昆机挤出，成形为10mm直径条状凝胶，条状凝胶同向置于带状纤维网格上方中部，用不锈钢圆形棍反复滚动挤压凝胶条透过网状纤维的空格，凝胶条扁平状嵌合于网状纤维格之上。
(4)片胶的成形：嵌合凝胶置于湿度大于50％、10-70℃的环境中不少于两个小时，在这过程中用不锈钢圆形棍反复滚动挤压嵌合凝胶，减少气泡的产生。
(5)水洗：室温下流动纯净水冲洗不少于2小时，去除残留交联剂。
(6)干燥：凝胶在真空干燥箱(10-60℃)中干燥3小时。
(7)水合：干燥凝胶浸泡在0.5molPBS中，凝胶水合至100％溶胀度的20-80％。在该步骤中PBS中可含有0.5-5％硝酸铈作为抑菌剂。
(8)包装：剪切水合后的水凝胶成为长方形，塑封于聚酯袋中。
(9)灭菌：湿热灭菌，121℃，15分钟。
本发明所用试剂及材料均为商品化产品。
自交联是指在离子介质中透明质酸钠的不同大分子之间的羟基、羰基和氨基自行发生的交联的方式。
网状纤维是指由人工合成材料、天然材料和复合材料构成的网状纤维结构。
人工合成材料是指化学合成纤维材料，包括聚丙烯(PP)、PET和聚偏二氯乙烯(PVDC)。
天然材料是指自然界生长存在的纤维状成份。
复合材料是指由化学合成材料和天然材料共同构成的纤维状材料。
网状纤维孔径为1-30mm。
所述抑菌剂是指限制细菌生长的因子。
交联透明质酸钠水凝胶应用在组织工程领域，包括干细胞培养的支架的制备。
本发明的积极效果在于交联透明质酸钠水凝胶的组织相容性优于其它任何材料的产品，更加有利于创伤部位细胞的生长、迁移和愈合。本发明的水凝胶水合程度是可控的在20-80％，适合于损伤程度不同的伤口，可以充分吸收组织损伤渗出液体。本发明的交联透明质酸钠的交联度可在0.5-2％调节，其弹性模量受人为控制，粘弹性不同适合于不同创面的伤口。本发明的交联透明质酸钠凝胶中包埋有纤维网，结构类似于水泥中包埋了钢筋，使交联透明质酸钠水凝胶具有了强度和韧性，可以满足供临床使用。
附图说明
图1不同的网格形式。
图2条状交联透明质酸钠凝胶通过机器和圆滚锟同向挤压在网格上。
具体实施例方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
取透明质酸钠10克(分子量约3×106)在250ml的烧杯中，500μl的1，4丁二醇二缩水甘油基醚(BDDE)溶解在40ml1％氢氧化钠的250ml的烧杯中，将混合了BDDE的碱液倾倒入具有透明质酸钠的烧杯中。充分混均后进入如图2机器，挤压凝胶成条状在网格上。凝胶厚度1mm，片状凝胶平置在平底不锈钢托盘底部，水浴50℃，2小时，在这过程中取出四次滚压。取出托盘在纯净流水下冲洗2小时。沥水后置入真空干燥箱，50℃，3个小时。phosphate-buffered生理盐水(1000ml水中0.276gNa2HPO4.2H2O；0.0395gNaH2PO4..4H2O，；8.476NaCL，pH值7.3)浸泡3小时，溶胀度达50％。剪切水凝胶30mm×50mm长方形，塑封于聚酯袋中。湿热121℃，15分钟。
实施例2
取透明质酸钠10克(分子量约3×106)在250ml的烧杯中，1000μl的1，2，7，8辛烷溶解在40ml1％氢氧化钠的250ml的烧杯中，将混合了BDDE的碱液倾倒入具有透明质酸钠的烧杯中。余者同上例。本品弹性较大，粘性小。
实施例3
取透明质酸钠10克(分子量约3×106)在250ml的烧杯中，500μl的1，2，7，8辛烷溶解在40ml1％氢氧化钠的250ml的烧杯中，将混合了BDDE的碱液倾倒入具有透明质酸钠的烧杯中。余者同上例。本品弹性较小，粘性大。
实施例4
phosphate-buffered生理盐水(1000ml水中定容0.276gNa2HPO4.2H2O；0.0395gNaH2PO4..4H2O，；1gCe(NO3)3·6H2O，余者同上。
本品含有1％的硝酸铈抗菌剂，硝酸铈低毒，抑菌效果好。
实施例5
phosphate-buffered生理盐水(1000ml水中定容0.276gNa2HPO4.2H2O；0.0395gNaH2PO4..4H2O，；1gCe(NO3)3·6H2O，浸泡2小时，溶胀度达50％。余者同上。本品适合高渗出创伤。
实施例6
phosphate-buffered生理盐水(1000ml水中定容0.276gNa2HPO4.2H2O；0.0395gNaH2PO4..4H2O，；1gCe(NO3)3·6H2O，浸泡4小时，溶胀度达80％。余者同上。本品适合低渗出创伤。
实施例7
原料充分混匀后进入机器(图2)，挤压凝胶成条状在网格上。网格的材料为长涤纶线，余者同上。
实施例8
原料充分混匀进入机器(图2)，挤压凝胶成条状在网格上。网格的材料为透明的聚酯塑料线，余者同上。本品为透明水凝胶。
实施例9
原料充分混匀进入机器(图2)，挤压凝胶成条状在网格上。网格的材料为蚕丝线，余者同上。本品为组织相容性好的水凝胶。
实施例10
原料充分混匀后进入机器(图2)，挤压凝胶成条状在网格上。网格的材料为可吸收的羊肠缝合线，余者同上。本品为组织可吸收水凝胶。
实施例凝胶主要参数测定
(1)交联剂环氧残留
参照《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》行业标准YY/T0962-2014，(BDDEstd)＜1ppm。
(2)溶胀度
参照(BDDEstd)＜1ppm，《整形手术用交联透明质酸钠凝胶》行业标准YY/T0962-2014，溶胀度＜25。
(3)强度
实施例中的样品，用材料试验机进行拉伸强度测定。材料强度判定为凝胶破裂脱落网状纤维为准，所记录N值。N＞5
(4)透明实验
例8得到的交联透明质酸钠水凝胶放入厚度10mm的分光光度计比色杯中，以水的透过率为100％，测定对340-800nm范围的可见光的透过率。透过率＞60％
(5)吸水实验
向容器内放入生理盐水10ml，将实验材料封于容器内8小时。将放入容器前的实验片重量(W0)与在8小时后取出的实验片重量(W1)进行比较。吸收量＝(W0)-(W1)。溶胀度的50％。

Claims (12)

1.一种片状交联透明质酸钠水凝胶：其特征在于，由交联透明质酸钠、网状纤维、磷酸生理盐水和抑菌剂组成；网状纤维包埋在交联透明质酸钠水凝胶中，二者形成类似水泥和钢筋的关系；水凝胶是由透明质酸钠发生交联与磷酸生理盐水结合而成；磷酸生理盐水中含有抑菌剂；适用于皮肤的各种创伤：包括烧伤、溃疡，也可作为手术后器官组织之间的粘连的阻隔材料；所述网状纤维包埋在交联透明质酸钠水凝胶中的步骤为：
（1）网状纤维与交联透明质酸钠凝胶嵌合：将网状纤维展铺于不锈钢平台，混均匀的交联透明质酸钠凝胶通过自制螺旋轧辊机挤出，成形为10mm直径条状凝胶，条状凝胶同向置于网状纤维上方中部，用不锈钢圆形棍反复滚动挤压凝胶条透过网状纤维的空格，凝胶条扁平状嵌合于网状纤维格之上；
(2)片胶的成形：嵌合凝胶置于湿度大于50％、10-70℃的环境中不少于两个小时，在这过程中用不锈钢圆形棍反复滚动挤压嵌合凝胶，减少气泡的产生；
(3)水洗：室温下流动纯净水冲洗不少于2小时，去除残留交联剂；
(4)干燥：凝胶在真空干燥箱中干燥3小时，干燥温度为10-60℃；
(5)水合：干燥凝胶浸泡在0.5molPBS中，凝胶水合至100％溶胀度的20-80％。
2.基于权利要求1所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，透明质酸钠交联方法是指物理、化学和自交联方法。
3.基于权利要求2所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，物理交联方法包括核、光、电、磁和超声能量作用下，透明质酸钠的不同大分子之间的羟基、羰基和氨基发生的交联的方式。
4.基于权利要求2所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，化学交联是指化学方法，使用的交联剂包括含有双醚基、双醛基、双氨基、双巯基及双烯键结构的化合物。
5.基于权利要求2所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，自交联是指在离子介质中透明质酸钠的不同大分子之间的羟基、羰基和氨基自行发生的交联的方式。
6.基于权利要求1所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，网状纤维是指由人工合成材料、天然材料和复合材料构成的网状纤维结构。
7.基于权利要求6所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，人工合成材料是指化学合成纤维材料，包括聚丙烯(PP)、PET和聚偏二氯乙烯(PVDC)。
8.基于权利要求6所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，天然材料是指自然界生长存在的纤维状成份。
9.基于权利要求6所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，复合材料是指由化学合成材料和天然材料共同构成的纤维状材料。
10.基于权利要求1所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，所述网状纤维孔径为1-30mm。
11.基于权利要求1所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，所述抑菌剂是指限制细菌生长的因子。
12.基于权利要求1所述的片状交联透明质酸钠水凝胶，其特征在于，交联透明质酸钠水凝胶应用在组织工程领域，包括干细胞培养的支架的制备。
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