CN106237372B - 一种创面修复pamam/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种创面修复pamam/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于功能高分子技术领域，也属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和应用。所述复合物由聚酰胺‑胺树状分子和羧甲基壳聚糖直接复合制得。所述复合物具有良好的水溶性，使用时可配制成不同浓度的复合物溶液涂覆在伤口表面；所述复合物对革兰氏阴性和革兰氏阳性菌均具有良好的抗菌性能；所述复合物的抗菌性能可根据不同使用需要，通过改变PAMAM和羧甲基壳聚糖复合比、PAMAM代数和复合物浓度进行调控；本发明所述PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物有望应用于生物医用材料领域，如配制成水溶液用作创面修复材料等；本发明制备工艺简单，成本低，有望实现产业化应用。

Description

一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于功能高分子技术领域，也属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和应用。
背景技术
壳聚糖为一种具有良好生物可降解性和生物相容性的天然多糖，有望用作生物医用材料。然而，壳聚糖一般仅在酸性条件下溶解，这限制了其应用范围。通过化学方法，对壳聚糖进行分子结构改性，如羧甲基取代，可以改善其溶解性。与壳聚糖相比，羧甲基壳聚糖的溶解性显著提高，这是因为在壳聚糖C-2氨基和C-6羟基位置引入了羧甲基，从而破坏了壳聚糖的氢键结构。羧甲基壳聚糖因其水溶性和pH敏感等特性而在不同领域得到广泛应用。有研究报道，羧甲基壳聚糖具有凝血作用，在促进伤口愈合方面，表现出较好的优势。而且，羧甲基壳聚糖成膜性好，可作为伤口敷料。羧甲基壳聚糖具有多种结构，其中，N,O-羧甲基壳聚糖仅保留了较少一部分氨基，致使其抗菌性较差；而O-羧甲基壳聚糖是一种两性高分子电解质，保留了壳聚糖结构中的大部分氨基，因此，O-羧甲基壳聚糖的抗菌性要优于N,O-羧甲基壳聚糖。
羧甲基壳聚糖在实际应用中，其单独使用时抗菌性仍显得不足，需要复合其它抗菌组分以提升产品抗菌性能，且原有组分的功能特性也能够得到保留。目前一般采用复合金属离子(如银和锌离子等)，虽然该类复合物的抗菌性得到有效提高，但是金属离子复合物的使用会在人体内累积，长期使用累积增多则会影响到身体健康。近年来，树状分子因其高度支化、对称、呈辐射状等特殊结构成为功能高分子领域的研究前沿之一。聚酰胺-胺树状分子(poly(amidoamine)，PAMAM)为一种重要的树状分子，当其末端基团为具有抗菌性的氨基时，表现出优异的抗菌特性。此外，PAMAM不易产生耐药性，且抗菌性能一般随着代数的增加而增强。为了进一步提升羧甲基壳聚糖的抗菌性能，本发明采用不同代数的PAMAM作为抗菌组分，研发了一种新型PAMAM/羧甲基壳聚糖抗菌复合物。该复合物具有良好的水溶性，且显著提高了羧甲基壳聚糖的抗菌性能，有望应用于生物医用材料，如创面修复材料 等，因此具有重要的理论和现实意义。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，由羧甲基壳聚糖和聚酰胺-胺树状分子(PAMAM)复合而成，羧甲基壳聚糖和聚酰胺-胺树状分子的用量总和为100重量份，其中，所述羧甲基壳聚糖的用量为10～90重量份，所述聚酰胺-胺树状分子的用量为10～90重量份。
上述方案中，所述聚酰胺-胺树状分子的代数为1.0代～5.0代。
上述创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将羧甲基壳聚糖加入到水中，充分搅拌使其溶解后得到羧甲基壳聚糖溶液；
(2)将聚酰胺-胺树状分子溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到聚酰胺-胺树状分子溶液；
(3)将聚酰胺-胺树状分子溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀后，静置，干燥后即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
上述方案中，所述羧甲基壳聚糖溶液的质量百分浓度≤5％。
上述方案中，步骤(3)所述静置的时间为6～48小时。
上述方案中，步骤(3)所述干燥为冷冻干燥或烘干，所述烘干的温度低于60℃。
上述创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在生物医用材料领域的应用。
本发明的有益效果如下：(1)本发明以羧甲基壳聚糖和PAMAM为原料，通过直接复合获得一种新型复合物，所述复合物对革兰氏阴性和革兰氏阳性菌都具有良好的抗菌性能；(2)本发明所述PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抗菌性能可根据不同使用需要，通过改变PAMAM和羧甲基壳聚糖复合比、树状分子代数和复合物浓度进行调控；(3)本发明所述PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物具有良好的水溶性，使用时可配制成不同浓度的复合物溶液涂覆在伤口表面；(4)本发明制备工艺简单，成本低，有望实现产业化应用。
附图说明
图1为PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的微观结构示意图。
图2为PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的X射线衍射图谱。
图3为PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的扫描电镜图，其中图a为羧甲基壳聚糖；图b为PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
图4为不同复合比的PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能，其中P为PAMAM，C为羧甲基壳聚糖。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，PAMAM和羧甲基壳聚糖的用量见下表1，所述PAMAM的代数为2.0代。
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，通过如下方法制备得到：
(1)按照表1中各原料用量称取原料；
表1 PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物中各原料组分的用量
序号 羧甲基壳聚糖(g) PAMAM(g)
1 10 90
2 30 70
3 50 50
4 70 30
5 90 10
(2)将一定量羧甲基壳聚糖加入到水中，充分搅拌使其溶解后得到质量百分浓度为3％的羧甲基壳聚糖溶液；
(3)将2.0代PAMAM溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到质量百分浓度为3％的2.0代PAMAM溶液；
(4)将PAMAM溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀后，静置24小时；
(5)最后于烘箱中(温度低于60℃)干燥即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
本实施例制备得到的PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的微观结构示意图见图1，PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的X射线衍射图谱见图2。图3为PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的扫描电镜图。不同复合比的PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌的抗菌性能见图4(抗金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)。图1说明了PAMAM在复合物中的主要存在形式：通过多种氢键形成分子间相互作用，即通过其自身大量氨基与羧甲基壳聚糖中氨基、羟基和羧基间的氢键作用而生成了一种新的复合物。图2的PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的X射线衍射图谱显示，羧甲基壳聚糖在20.01°处出现一个明显特征峰，而PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在此处的峰消失。这是由于加入聚酰胺-胺树状分子后，聚酰胺-胺树状分子破坏了羧甲基壳聚糖的晶体结构。图3的扫描电镜结果可以看出，PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的微观结构与羧甲基壳聚糖相比发生了显著变化，表明PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物被成功制备，且两种组分间存在较强的相互作用。综合图1～3可以看出，采用本申请所述制备方法，使得PAMAM中大量氨基与羧甲基壳聚糖中的羟基、氨基和羧基之间形成了多种氢键作用，并且使得PAMAM通过氢键相互作用与羧甲基壳聚糖实现了分子层级的有效复合，生成一种新型复合物。
通过浊度法测试了PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在不同pH条件下水溶性。结果表明，该PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在全程pH条件下具有良好的水溶性。由于羧甲基壳聚糖在pH3～4之间存在有等电点，会使PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在此pH条件下的溶解性相比其它pH条件下的溶解性降低。该复合物的溶解特性能够满足实际应用的需要。
将PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物配制成1.25mg/ml浓度水溶液，通过平板菌落计数法测试了PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物抗菌性能，PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抑菌率(Ai)由以下公式计算：
其中，N0为未加入PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物样品的培养皿中菌落数，Ni为加入PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物样品的培养皿中菌落数。
图4中PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抗菌结果表明：PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物具有良好的抗菌性能，对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(大肠杆菌)均具有良好的抗菌性能，且抗菌性能均随着PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物中PAMAM含量增加而增强。
实施例2
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，通过如下方法制备得到：
(1)将一定量的羧甲基壳聚糖加入水中，充分搅拌使其溶解后得到质量百分浓度为3％的羧甲基壳聚糖溶液；
(2)将3.0代PAMAM溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到质量百分浓度为3％的3.0代PAMAM溶液；
(3)将PAMAM溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中(复合比为5:5)，混合均匀后，静置24小时；
(4)反应结束后，于烘箱中(温度低于60℃)干燥即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
将PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物配制成1.25mg/ml浓度水溶液用于抗菌性能测试。本实施例制备得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抗菌性能结果表明，对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠杆菌(革兰氏阴性菌)的抑菌率分别达到93.2％和91.1％。
实施例3
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，通过如下方法制备得到：
(1)将一定量的羧甲基壳聚糖加入水中，充分搅拌使其溶解后得到质量百分浓度为3％的羧甲基壳聚糖溶液；
(2)将5.0代PAMAM溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到质量百分浓度为3％的5.0代PAMAM溶液；
(3)将PAMAM溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中(复合比为5：5)，混合均匀后，静 置24小时；
(4)反应结束后，冷冻干燥即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
将PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物配制成1.25mg/ml浓度水溶液用于抗菌性能测试。本实施例制备得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抗菌性能结果表明，对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠杆菌(革兰氏阴性菌)的抑菌率都可以达到100％，表现为杀菌作用。
实施例4
一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，通过如下方法制备得到：
(1)将一定量的羧甲基壳聚糖加入水中，充分搅拌使其溶解后得到质量百分浓度为3％的羧甲基壳聚糖溶液；
(2)将2.0代PAMAM溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到质量百分浓度为3％的PAMAM溶液；
(3)将PAMAM溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中(复合比为5：5)，混合均匀后，静置24小时；
(4)反应结束后，于烘箱中(温度低于60℃)干燥即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
将PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物配制成不同浓度的(0.25～5.00mg/ml)水溶液用于抗菌性能测试。本实施例制备得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的抗菌性能结果表明，对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠杆菌(革兰氏阴性菌)的抗菌性能随着其浓度的增加而增强，当其浓度为5.00mg/ml时抑菌率分别达到99％和97.9％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。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。而因此所引申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内。

Claims (6)

1.一种创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物，其特征在于，所述PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物是由羧甲基壳聚糖和聚酰胺-胺树状分子复合而成，羧甲基壳聚糖和聚酰胺-胺树状分子的用量总和为100重量份，其中，所述羧甲基壳聚糖的用量为10~90重量份，所述聚酰胺-胺树状分子的用量为10~90重量份，所述聚酰胺-胺树状分子的代数为1.0代~5.0代。
2.权利要求1所述创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将羧甲基壳聚糖加入到水中，充分搅拌使其溶解后得到羧甲基壳聚糖溶液；
（2）将聚酰胺-胺树状分子溶于水，通过盐酸调节pH值为中性，得到聚酰胺-胺树状分子溶液；
（3）将聚酰胺-胺树状分子溶液加入到羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀后，静置，干燥后即可得到PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖溶液的质量百分浓度≤5%。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述静置的时间为6~48小时。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述干燥为冷冻干燥或烘干，所述烘干的温度低于60℃。
6.权利要求1所述的创面修复PAMAM/羧甲基壳聚糖复合物在生物医用材料领域的应用。
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