CN105944135A - 一种复合海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合海绵及其制备方法，包括以下组分及其组分含量：壳聚糖季铵盐、透明质酸‑RGD肽、明胶、PVA和甘油，其中各组分的质量百分比是壳聚糖季铵盐5％～15％，透明质酸‑RGD肽10％～23％，明胶25％～38％，PVA 15％～36％，甘油5％～25％。由于采用以上技术方案，本发明的具有的有益技术效果是：提高新型壳聚糖海绵的抗菌性；增强对伤口创面的修复；本发明的壳聚糖季铵盐复合海绵制备方法简单，成本低，安全无毒，抑菌效果明显，促进细胞生长，有利于伤口创面的修复，吸水率高，易工业化生产。

Description

一种复合海绵及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合海绵及其制备方法，属于医用海绵敷料制备领域。
背景技术
慢性难愈合创面如溃疡、褥疮等发生率，近些年来随着人口老龄化的日益严重而逐年提高。对于典型的慢性难愈合创面而言，一般具有3个特征：创面易感染；创面有中至大量渗出液渗出；创面疼痛。临床上虽然有不同类型的敷料应用于慢性创面的治疗或护理，但是均不尽如人意，不同程度地存在一些缺陷，如抗感染性能弱、药物过敏、吸收渗液能力差、湿态强度较差、伤口修复慢等。壳聚糖，作为世界上第二大产量的天然高分子，由于其良好的生物相容性、生物降解性、抑菌性，特别具有区别于其它高分子的止血、镇痛、促进伤口愈合、抑制瘢痕的显著特点，特别适合作为此类创面的护理或治疗材料。透明质酸作为一种理想的天然保湿因子，是人体皮肤表皮及真皮的主要基质成分之一，能促使水分子进入细胞间隙，并与蛋白质结合形成蛋白凝胶，促进细胞生长于代谢，并被广泛用于皮肤护理及修复材料。RGD肽是由精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸3个氨基酸构成的短肽，是细胞外基质中多种黏附蛋白上的关键序列，存在于多种细胞基质蛋白中，介导着细胞的黏附、伸展、移动、分化及细胞周期的控制，因此RGD肽在提高细胞的黏附和生长，促进伤口愈合方面具有重要作用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单，成本低，综合性能好的壳聚糖季铵盐/透明质酸-RGD肽/明胶/PVA复合海绵及其制备方法。
为了实现上述目的，其技术方案如下，一种复合海绵，其包括以下组分及其组分含量：壳聚糖季铵盐、透明质酸-RGD肽、明胶、PVA和甘油，其中各组分的质量百分比是壳聚糖季铵盐5％～15％，透明质酸-RGD肽10％～23％，明胶25％～38％，PVA 15％～36％，甘油5％～25％。
所述的复合海绵的制备方法，按以下步骤进行：将壳聚糖季铵盐的溶液、透明质酸-RGD肽的溶液、明胶的溶液和PVA的溶液；分别依比例并且加入甘油混合，其中各组分的质量百分比是壳聚糖季铵盐5％～15％，透明质酸-RGD肽10％～23％，明胶25％～38％，PVA 15％～36％，甘油5％～25％；得到的溶液搅拌一段时间，起泡、倒板、冷冻干燥即得复合海绵。
按上述方案：所述的壳聚糖季铵盐水溶液的浓度为1％～5％；所述的透明质酸-RGD水溶液的浓度为1％～8％；所述的明胶溶液的浓度为3％～8％；所述的PVA溶液的浓度为5％～20％。
按上述方案，所述的壳聚糖季铵盐的制备方法是：
1)将壳聚糖粉末溶解在冰醋酸溶液中，然后将氢氧化钠加入到上述溶液中，得到壳聚糖沉淀；沉淀经过水洗至pH＝7.0；
2)将上述经过处理的壳聚糖分散在异丙醇溶液之中，待分散完全之后，搅拌加热回流升温至80℃；
3)将含有2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液逐滴加入上述溶液中；控制壳聚糖和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:4；
4)混合后的溶液在80℃的条件下反应24h，冷却，过滤，滤饼用无水乙醇和乙醚依次洗涤，真空干燥，得到壳聚糖季铵盐。
按上述方案，所述的透明质酸-RGD肽的制备方法是：
将透明质酸溶解在去离子水中，按照摩尔比EDC:NHS:透明质酸＝1.2:1.2:1将EDC、NHS分别加入到溶解有透明质酸的溶液中，搅拌活化1h，将RGD肽加入到上述溶液中，继续搅拌反应24h，透析，冻干，得到透明质酸-RGD肽。
按上述方案：所述的搅拌时间为2～8h。
由于采用以上技术方案，本发明的具有的有益技术效果是：
1)本发明的制备方法采用生物相容性良好的天然高分子材料壳聚糖(Chitosan，CS)分子链与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)通过迈克尔加成反应，引入季铵盐基团，再采用冷冻干燥法制成新型的壳聚糖季铵盐复合海绵，从而增加这一新型壳聚糖海绵的聚阳子特性，提高新型壳聚糖海绵的抗菌性；
2)本发明的制备方法采用透明质酸接枝RGD肽，得到透明质酸-RGD肽，该物质引入到复合海绵，一方面利用透明质酸分子伸展及相互缠绕连接形成连续的网状结构后，水分子在此网络结构中通过极性键和氢键与透明质酸相互结合，具有高度的保湿性，在用于治疗时保持伤口湿润环境，而且，透明质酸对皮肤的损伤具有较好的修复作用；同时利用RGD肽促进细胞生长，增强对伤口创面的修复；
3)本发明的壳聚糖季铵盐复合海绵制备方法简单，成本低，安全无毒，抑菌效果明显，促进细胞生长，有利于伤口创面的修复，吸水率高，易工业化生产。利用本发明制备方法制备的壳聚糖复合海绵不仅具有一般传统海绵的性能，而且该复合海绵配方组成为壳聚糖季铵盐、透明质酸-RGD、明胶、PVA以及甘油，均为无毒物质，使用安全。
附图说明
图1为依次表示实施例1-6的壳聚糖季铵盐复合海绵样品的抗菌性示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
本发明的壳聚糖季铵盐的制备方法是：
1)将壳聚糖粉末溶解在冰醋酸溶液中，然后将氢氧化钠加入到上述溶液中，得到壳聚糖沉淀；沉淀经过水洗至pH＝7.0；
2)将上述经过处理的壳聚糖分散在异丙醇溶液之中，待分散完全之后，搅拌加热回流升温至80℃；
3)将含有2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液逐滴加入上述溶液中；控制壳聚糖和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:4；
4)混合后的溶液在80℃的条件下反应24h，冷却，过滤，滤饼用无水乙醇和乙醚依次洗涤，真空干燥，得到壳聚糖季铵盐。
本发的透明质酸-RGD肽的制备方法是：
将透明质酸溶解在去离子水中，按照摩尔比EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐):NHS(N-羟基琥珀酰亚胺):透明质酸＝1.2:1.2:1将EDC、NHS分别加入到溶解有透明质酸的溶液中，搅拌活化1h，将RGD肽加入到上述溶液中，继续搅拌反应24h，透析，冻干，得到透明质酸-RGD肽
实施例1
称取壳聚糖季铵盐0.2g、透明质酸-RGD肽0.8g、明胶1.2g、PVA1.0g分别配成1％、4％、3％、5％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取0.5g甘油加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌2h，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻真空干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
实施例2
称取壳聚糖季铵盐0.4g、透明质酸-RGD肽1.0g、明胶1.6g、PVA1.5g分别配成2％、5％、4％、7.5％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取1.0g甘油加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌4h，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
实施例3
称取壳聚糖季铵盐0.6g、透明质酸-RGD肽1.0g、明胶2.5g、PVA2.0g分别配成3％、5％、5％、10％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取1.5g甘油加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌6h，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
实施例4
称取壳聚糖季铵盐1.0g、透明质酸-RGD肽1.4g、明胶3.2g、PVA3.0g分别配成5％、7％、8％、15％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取1.0g甘油加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌均匀后，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
实施例5
称取壳聚糖季铵盐1.0g、透明质酸-RGD肽1.0g、明胶2.4g、PVA2.0g分别配成5％、5％、6％、10％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取2.0g甘油，加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌8h，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
实施例6
称取壳聚糖季铵盐1.2g、透明质酸-RGD肽1.0g、明胶2.4g、PVA2.5g分别配成4％、5％、6％、12.5％浓度溶液，置250mL的烧瓶中，搅拌均匀，取2.0g甘油加入上述溶液中，加快搅拌速率，搅拌8h，起泡，迅速将该混合液倒入半径为3cm的培养皿中，置于-20℃左右的冰箱中，预冻24h，移入冷冻干燥机中，真空干燥24-48h后，即制得复合海绵。
所制得的复合海绵的抗菌性能和吸液性能如下：
(1)抗菌性
测试菌种选用烧伤创面常见菌种大肠杆菌。将本发明制备的壳聚糖季铵盐复合海绵进行试验。1、用无菌水冲洗培养基表面细菌，然后用接种环沾取含有细菌的溶液在新的培养基上涂抹均匀。2、将样品剪成直径为1cm大小的圆饼状，并且在紫外灯下照射30min，用镊子将经过灭菌处理的海绵样品放入涂有大肠杆菌的培养皿中，使样品与培养基贴紧。3.将培养皿放入37℃培养箱中倒置培养，然后观察结果。4.用直尺测量各个培养基上抑菌圈的直径，以判断样品的抑菌能力。结果表明本发明制备的壳聚糖季铵盐复合海绵的抗菌性能随壳聚糖季铵盐质量浓度的变化而变化，且浓度越大抗菌性越强。
壳聚糖季铵盐复合海绵的抗菌性结果如图1所示。试验结果表明壳聚糖季铵盐复合海绵对大肠杆菌具有较好的抑制作用，且复合海绵的抗菌性随壳聚糖季铵盐质量浓度增大而增大。
(2)吸液性
取厚度约为10.0mm的壳聚糖季铵盐复合海绵，将海绵剪成矩形、正圆形和不规则形状各3块，称重，精密称定(W1)，精确至0.001，浸入含去离子水或生理盐水50mL的容器中，室温静置至吸水达饱和。取出后用滤纸吸去表面水分，精密称定(W2)，计算吸水率[Q＝(W2-W1)/W1]。
表1数据表明壳聚糖复合海绵和壳聚糖季铵盐复合海绵吸水性结果。试验结果表明壳聚糖季铵盐复合海绵的吸水性随壳聚糖季铵盐质量浓度增大而增大，并且壳聚糖季铵盐复合海绵的吸水性随各物质浓度增大到一定程度反而有下降趋势，因此实验探讨选择最佳物质浓度是复合海绵高吸水率的重要保证。
表1壳聚糖季铵盐复合海绵实验结果

Claims (6)

1.一种复合海绵，其包括以下组分及其组分含量：壳聚糖季铵盐、透明质酸-RGD肽、明胶、PVA和甘油，其中各组分的质量百分比是壳聚糖季铵盐5％～15％，透明质酸-RGD肽10％～23％，明胶25％～38％，PVA 15％～36％，甘油5％～25％。
2.权利要求1所述的复合海绵的制备方法，按以下步骤进行：将壳聚糖季铵盐的溶液、透明质酸-RGD肽的溶液、明胶的溶液和PVA的溶液；分别依比例并且加入甘油混合，其中各组分的质量百分比是壳聚糖季铵盐5％～15％，透明质酸-RGD肽10％～23％，明胶25％～38％，PVA 15％～36％，甘油5％～25％；得到的溶液搅拌一段时间，起泡、倒板、冷冻干燥即得复合海绵。
3.根据权利要求2所述的复合海绵的制备方法，其特征在于：所述的壳聚糖季铵盐水溶液的浓度为1％～5％；所述的透明质酸-RGD水溶液的浓度为1％～8％；所述的明胶溶液的浓度为3％～8％；所述的PVA溶液的浓度为5％～20％。
4.根据权利要求2所述的复合海绵的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖季铵盐的制备方法是：
1)将壳聚糖粉末溶解在冰醋酸溶液中，然后将氢氧化钠加入到上述溶液中，得到壳聚糖沉淀；沉淀经过水洗至pH＝7.0；
2)将上述经过处理的壳聚糖分散在异丙醇溶液之中，待分散完全之后，搅拌加热回流升温至80℃；
3)将含有2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液逐滴加入上述溶液中；控制壳聚糖和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:4；
4)混合后的溶液在80℃的条件下反应24h，冷却，过滤，滤饼用无水乙醇和乙醚依次洗涤，真空干燥，得到壳聚糖季铵盐。
5.根据权利要求2所述的复合海绵的制备方法，其特征在于所述的透明质酸-RGD肽的制备方法是：
将透明质酸溶解在去离子水中，按照摩尔比EDC:NHS:透明质酸＝1.2:1.2:1将EDC、NHS分别加入到溶解有透明质酸的溶液中，搅拌活化1h，将RGD肽加入到上述溶液中，继续搅拌反应24h，透析，冻干，得到透明质酸-RGD肽。
6.根据权利要求2所述的复合海绵的制备方法，其特征在于：所述的搅拌时间为2～8h。
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