CN105999391A - 一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水凝胶敷料的制备方法，特别是一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法，属于医用敷料的制备技术领域。本发明的制备方法通过合成马来酰化海藻酸钠，经溶解、紫外光照射、冻干、浸泡等工艺，形成光交联与离子交联同时存在的双交联三维网络结构、其中离子交联部分网络结构可解离的海藻酸水凝胶敷料。本发明的制备方法充分发挥化学交联和离子交联的协同效应，赋予敷料具有良好的湿态强度、韧性和弹性。该制备方法制得的海藻酸水凝胶敷料生物相容性好，贴敷创面时不会对创面造成任何的损害，有利于创面的愈合。

Description

一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水凝胶敷料的制备方法，特别是一种海藻酸水凝胶敷料制备方法，属于医用敷料的制备技术领域。
背景技术
水凝胶敷料是一种性能优于传统纱布敷料的三维网络结构高分子凝胶，主要由亲水性高分子通过物理或化学作用交联形成，作用于创面时，起到清创、吸收创面渗出液、提供湿性愈合环境以加快创面愈合的作用。海藻酸钠水凝胶敷料，是基于天然高分子海藻酸形成的水凝胶敷料，除具备水凝胶敷料的优点外，还充分发挥了海藻酸的优良特性，如天然无毒、止血、抑菌、促进创面愈合等。
目前，海藻酸水凝胶敷料常用的制备方法是离子交联法，主要利用金属离子(Ca2+、Zn2+、Al3+等)与海藻酸钠分子链上羧基之间的络合作用，形成不溶于水的海藻酸盐，从而发生凝胶化形成水凝胶敷料。中国专利公开号CN105079863A，公开日为2005年11月25日，发明名称为“一种芦荟/海藻酸钠双层水凝胶敷料的制备方法”公开了海藻酸水凝胶敷料的制备方法，该方法采用CaCl2交联海藻酸钠溶液制备得到水凝胶敷料。这种方法，一方面会由于单一钙离子交联使得形成的水凝胶变脆易碎，另一方面水凝胶中交联形成的海藻酸钙，在与血液或创面渗出液接触时，钙离子会与血液或创面渗出液中的钠离子发生离子交换，其水凝胶会由于海藻酸钙变成水溶性的海藻酸钠而重新溶解，敷料的完整性被破坏，甚至破碎，不利于创面换药和处理。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种湿态强度好、生物相容性好、制备工艺简单的海藻酸水凝胶敷料的制备方法。
为了实现上述目的，其技术方案如下。
一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法，制备方法按以下步骤进行：
a.马来酰化海藻酸钠的制备
将海藻酸钠粉末和马来酸酐置于非质子溶剂中，海藻酸钠与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，海藻酸钠分子链上羟基与马来酸酐的酸酐基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～90℃条件下反应，反应时间为12～48小时，反应结束后，在海藻酸钠、马来酸酐、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.03～0.8的马来酰化海藻酸钠。
b.将经步骤a得到的马来酰化海藻酸钠，按质量体积比为1：10～100溶解于去离子水中，形成马来酰化海藻酸钠溶液，在马来酰化海藻酸钠溶液中加入光引发剂，光引发剂和马来酰化海藻酸钠的质量比为0.05～1：1，在紫外光下照射1～20min，形成马来酰化海藻酸钠水凝胶，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm2。
c.将经步骤b得到的马来酰化海藻酸钠水凝胶，-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵。
d.将经步骤c形成的马来酰化海藻酸钠海绵，置于0.1～1mol/L的金属卤化物的去离子水溶液中，室温下静置0.1～5h，形成平衡溶胀度为0.01～0.2的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤3～5遍，得到海藻酸水凝胶敷料。
所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮中的一种。
所述金属卤化物为氯化钙或氯化锌或氯化铜或氯化铝中的一种。
由于采用以上技术方案，本发明的海藻酸水凝胶敷料的制备方法，其有益技术效果是：
(1)本发明的制备方法采用紫外光固化和静置交联技术相结合，充分发挥化学交联和离子交联的协同效应，形成双交联的三维网络结构、其中离子交联部分网络结构可解离的海藻酸水凝胶敷料，赋予敷料具有良好的湿态强度、韧性和弹性。
(2)本发明的制备方法制得的海藻酸水凝胶敷料，当用于出血性创面时，敷料中的钙离子会迅速与创面渗出液及血液中的钠离子发生离子交换，释放出钙离子，启动凝血机制，加速血凝块的形成，从而达到迅速止血的目的。
(3)该制备方法制得的海藻酸水凝胶敷料，生物相容性好，贴敷创面时不会对创面造成任何的损害，有利于创面的愈合。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明海藻酸水凝胶敷料制备方法作进一步详细描述。
一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法，制备方法按以下步骤进行：
a.马来酰化海藻酸钠的制备
将海藻酸钠粉末和马来酸酐置于非质子溶剂中，海藻酸钠与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，海藻酸钠分子链上羟基与马来酸酐的酸酐基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～90℃条件下反应，反应时间为12～48小时，反应结束后，在海藻酸钠、马来酸酐、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.03～0.8的马来酰化海藻酸钠；所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。
海藻酸钠是又名褐藻酸钠、海带胶、藻酸盐，是从海带、马尾藻等褐海藻中分离得到的一种天然多糖，是由不同比例的β-L-甘露糖醛酸(M单元)和α-D-古罗糖醛酸(G单元)通过1,4-糖苷键连接的线性共聚物，由不同的GG、MM、GM片段组成。海藻酸钠由于具有优越的生物相容性和生物组织相似性，使其作为生物医用材料在创伤敷料、药物控制释放以及组织工程支架等领域应用广泛。本发明中，利用海藻酸钠分子链上羟基与马来酸酐基团之间的酰化反应，得到带有羧基和碳碳双键基团的马来酰化海藻酸钠。马来酰化海藻酸钠分子链上的羧基能与非一价金属离子之间进行离子交联反应；碳碳双键可以进行自由基聚合反应形成共价交联。为保证马来酰化海藻酸钠分子链上有足够含量的双键进行自由基聚合反应，通过试验优化，选择合适的摩尔比为：1：0.1～10；选择合适的反应条件为：温度25～90℃，反应时间12～48小时。这里的非质子溶剂是该酰化反应的促进剂和良溶剂，可促进该反应的进行以及反应产物的溶解。
b.将经步骤a得到的马来酰化海藻酸钠，按质量体积比为1：10～100溶解于去离子水中，形成马来酰化海藻酸钠溶液，在马来酰化海藻酸钠溶液中加入光引发剂，光引发剂和马来酰化海藻酸钠的质量比为0.05～1：1，在紫外光下照射1～20min，形成马来酰化海藻酸钠水凝胶，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm2；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮中的一种。
步骤b中采用的是紫外光聚合的方法，该方法具有反应条件温和，释放的反应热低，交联固化时间短等特点。马来酰化海藻酸钠分子链上的光活性基团碳碳双键在紫外光的照射下发生光引发聚合，形成一定程度三维交联网络的水凝胶。这里的紫外光交联是化学交联。通过控制单体与引发剂配比、曝光时间、光强指标，来控制得到的水凝胶交联程度处于轻度交联的水平，对应的平衡溶胀度指标在0.4～4。本发明中用到的光引发剂2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮，均是生物相容性良好的光引发剂，文献中已经有报道。
c.将经步骤b得到的马来酰化海藻酸钠水凝胶，-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵；
d.将经步骤c形成的马来酰化海藻酸钠海绵，置于0.1～1mol/L的金属卤化物的去离子水溶液中，室温下静置0.1～5h，形成平衡溶胀度为0.01～0.2的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤3～5遍，得到海藻酸水凝胶敷料。所述金属卤化物为氯化钙或氯化锌或氯化铜或氯化铝中的一种。
步骤d中采用的是二价至三价金属离子交联的方法。海藻酸的G片段上羧基在室温下对二价及其以上的金属离子具有较高的亲和力。在二价及其以上的金属离子的水溶液中，海藻酸分子链能快速的发生交联反应形成凝胶，其中反向的两个相邻的G片段上羧基与一个二价及以上金属离子发生反应，形成一个多配位基结构，然后形成众所周知的蛋盒模型。本发明中正是利用二价及其以上金属离子与马来酰化海藻酸钠分子链上的羧基之间的离子交联反应，使得已化学交联的马来酰化海藻酸钠分子链进一步交联，进一步限制了分子链链段的运动，形成化学交联与离子交联双交联的三维网络结构。本发明中，将化学交联与物理交联结合起来形成双交联的三维网络结构的水凝胶。步骤b中的紫外光交联，属于化学交联，提供马来酰化海藻酸钠水凝胶敷料足够的湿态强度。步骤d中金属离子与羧酸根的络合作用形成的离子交联，即物理交联，一方面进一步提升马来酰化海藻酸钠水凝胶敷料的湿态强度，更为重要的是，该离子交联形成的络合物中金属离子在一定条件下，例如当与创面渗出液接触时，络合物中的金属离子会与渗出液中钠离子发生离子交换，金属离子可以游离出来，而马来酰化海藻酸钠分子链物理交联点由于金属离子的游离，离子交联作用减弱甚至完全消除，使得被限制运动的分子链段被解离出来，运动性提高，由此赋予马来酰化海藻酸钠水凝胶敷料足够的韧性和弹性。两种交联协同作用，赋予马来酰化海藻酸钠水凝胶敷料足够湿态强度的同时，具有足够的韧性和回复弹性，柔软，与创面的顺应性强，能紧密贴敷于创面，不会引起创面的疼痛感。
具体实施例
实施例1
称取海藻酸钠粉末5g、马来酸酐0.5g，加入到50mL二甲基甲酰胺中，室温下搅拌均匀，在25℃条件下反应12小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.03的马来酰化海藻酸钠。
称取马来酰化海藻酸钠5g，置于50mL去离子水中，搅拌至完全溶解，加入2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮0.25g，在波长为320-480nm、光强为5mW/cm2紫外光下照射1min，得到马来酰化海藻酸钠水凝胶，在-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵，将海绵置于0.1mol/L的CaCl2溶液中，室温下静置0.1h，形成平衡溶胀度为0.2的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤3遍，得到海藻酸水凝胶敷料。
实施例2
称取海藻酸钠粉末5g、马来酸酐50g，加入到1000mL二甲基乙酰胺中，室温下搅拌均匀，在90℃条件下反应48小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.8的马来酰化海藻酸钠。
称取马来酰化海藻酸钠5g，置于500mL去离子水中，搅拌至完全溶解，加入1-羟基环己基苯基甲酮5g，在波长为320-480nm、光强为100mW/cm2紫外光下照射20min，得到马来酰化海藻酸钠水凝胶，在-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵，将海绵置于1mol/L的ZnCl2溶液中，室温下静置5h，形成平衡溶胀度为0.01的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤5遍，得到海藻酸水凝胶敷料。
实施例3
称取海藻酸钠粉末5g、马来酸酐5g，加入到500mL二甲基亚砜中，室温下搅拌均匀，在60℃条件下反应24小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.2的马来酰化海藻酸钠。
称取马来酰化海藻酸钠5g，置于250mL去离子水中，搅拌至完全溶解，加入2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮2.5g，在波长为320-480nm、光强为50mW/cm2紫外光下照射10min，得到马来酰化海藻酸钠水凝胶，在-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵，将海绵置于0.5mol/L的CuCl2溶液中，室温下静置1h，形成平衡溶胀度为0.1的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤4遍，得到海藻酸水凝胶敷料。
实施例4
称取海藻酸钠粉末5g、马来酸酐5g，加入到500mL二甲基亚砜中，室温下搅拌均匀，在60℃条件下反应24小时，反应结束后，加入无水丙酮至无沉淀析出为止，收集沉淀物，室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.2的马来酰化海藻酸钠。
称取马来酰化海藻酸钠5g，置于250mL去离子水中，搅拌至完全溶解，加入2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮2.5g，在波长为320-480nm、光强为50mW/cm2紫外光下照射10min，得到马来酰化海藻酸钠水凝胶，在-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵，将海绵置于0.5mol/L的AlCl3溶液中，室温下静置1h，形成平衡溶胀度为0.06的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤4遍，得到海藻酸水凝胶敷料。

Claims (4)

1.一种海藻酸水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：
a.马来酰化海藻酸钠的制备
将海藻酸钠粉末和马来酸酐置于非质子溶剂中，海藻酸钠与非质子溶剂质量体积比为1：10～200，海藻酸钠分子链上羟基与马来酸酐的酸酐基摩尔比为1：0.1～10，室温下搅拌均匀，在25～90℃条件下反应，反应时间为12～48小时，反应结束后，在海藻酸钠、马来酸酐、非质子溶剂形成的混合溶液中加入无水丙酮至混合溶液无沉淀析出为止，收集沉淀物，沉淀物在室温下真空干燥2天，得到摩尔取代度为0.03～0.8的马来酰化海藻酸钠；
b.将经步骤a得到的马来酰化海藻酸钠，按质量体积比为1：10～100溶解于去离子水中，形成马来酰化海藻酸钠溶液，在马来酰化海藻酸钠溶液中加入光引发剂，光引发剂和马来酰化海藻酸钠的质量比为0.05～1：1，在紫外光下照射1～20min，形成马来酰化海藻酸钠水凝胶，紫外光波长为320-480nm，光强为5～100mW/cm2；
c.将经步骤b得到的马来酰化海藻酸钠水凝胶，-75℃条件下，冻干48h，形成马来酰化海藻酸钠海绵；
d.将经步骤c形成的马来酰化海藻酸钠海绵，置于0.1～1mol/L的金属卤化物的去离子水溶液中，室温下静置0.1～5h，形成平衡溶胀度为0.01～0.2的马来酰化海藻酸钠水凝胶，经去离子水洗涤3～5遍，得到海藻酸水凝胶敷料。
2.根据权利要求1所述的海藻酸水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述非质子溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亚砜中的一种。
3.根据权利要求1所述海藻酸水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮或2,2-二甲氧基-苯基苯乙酮中的一种。
4.根据权利要求1所述海藻酸水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述金属卤化物为氯化钙或氯化锌或氯化铜或氯化铝中的一种。
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