CN107115563A - 一种可用于妇科类的细菌纤维素补片及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种细菌纤维素补片，纤维素由丝状纤维组成，聚合度为2000～20000，呈多孔网状，厚度为0.04～0.09mm。采用冻融循环法制备得到。由于本发明的呈网片结构，使得本发明的生物补片材料不仅可以用于腹股疝疾病治疗，并且最大的意义在于可将补片应用于妇科病的治疗，可以完全克服现有在妇科中采用的聚丙烯类材料因生物相容性差、质地坚硬粗糙、长期异物刺激易引起周围组织结硬块而易引发系列并发症的缺陷，大大降低补片材料应用于妇科治疗时感染风险，大大拓宽了纤维素补片的应用范围。

Description

一种可用于妇科类的细菌纤维素补片及制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维素补片及制备方法，特别涉及一种可用于妇科类的细菌纤维素补片及制备方法。
背景技术
目前治疗女性盆底功能障碍性疾病(PFD)时使用的补片材料基本上是聚丙烯类材料(单纯聚丙烯或聚丙烯复合材料)。这类材料生物相容性差，质地坚硬粗糙，长期异物刺激易引起周围组织结硬块，影响了生理功能，如阴道组织硬化，膀胱穿孔，磨损蚀穿局部组织从而引起一系列并发症，成为潜在的感染源。2011年7月，美国食品与药品管理局(FDA)针对在盆底器官脱垂和尿失禁手术中使用。而细菌纤维素生物作为一种天然生物材料，正在被越来越多的应用治疗疾病，但由中国专利ZL 201410089918.8“一种细菌纤维素生物补片及其制造方法”所公开的细菌纤维素补片由于材料结构的局限，现仍只被用于治疗腹股疝等疾病，而不能用于治疗妇科疾病。
发明内容
本发明旨在提供一种纤维素补片及制备方法，该材料可广泛用于治疗妇科的各类疾病而大大降低感染风险。本发明通过以下方案实现：
一种细菌纤维素补片，纤维素由醋酸杆菌属中的木醋杆菌(Acetobacterxylinum)代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体与β－1，4－糖苷键连接的聚合物，由丝状纤维组成，聚合度为2000～20000，晶型为Ⅰ型，结晶指数为50～95％，呈多孔网状，孔径为1～2mm，厚度为0.04～0.09mm。
为了进一步优化微观结构、提高细菌纤维素力学和生理性能和效果，补片包括如下结构性能改进：
补片在含水量为50％时，其断裂强度为30～70Mpa；I晶型中Iα型态的比率为50–85％；补片未吸水时干膜的密度为1.08～2.35g/cm-3。
本发明的补片中所使用的细菌纤维素与中国专利ZL201410089918.8中公开的细菌纤维素基本相同，均是由醋酸杆菌属中的木醋杆菌(英文名称Acetobacter xylinum)代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体(β－D－葡萄糖)通过β－1，4－糖苷键连接而形成的一种无分支、大分子支链聚合物，由独特的丝状纤维组成，纤维直径在3～4nm之间，每一丝状纤维带宽度可达30～100nm，并且纯度可达达到99％，不含半纤维素、木质素、果胶和其他细胞壁成份。
为制得上述纤维素补片，按以下步骤实施：
第一步：将冻干的细菌纤维素浆料，分散于pH值为6～7的磷酸缓冲溶液中，再向其中加入2,2,4,4-四甲基派啶氮氧稳定自由基(英文简称TEMPO)和碱金属氯酸盐混合；
第二步：将碱金属次氯酸盐溶于pH值为6～7的磷酸缓冲溶液，再将其倒入第一步的体系溶液中，再升温至50～70℃时，保温1～3小时后，加入乙醇终止反应；
第三步：待反应体系冷却后，将反应后的浆料放入-10℃～-20℃的由碱金属氢氧化物、尿素和水组成的体系中，混匀体系，形成透明溶液；再向其中加入交联剂，混合后，于50℃～-70℃℃下反应1～3小时，得到细菌纤维素凝胶；
第四步：将第三步得到的凝胶于－50℃～－40℃条件下冷冻24～38小时，——于25～35℃的条件下静置25～30分钟——再于－50℃～－40℃条件下冷冻24～38小时，如此循环至少3次；之后再于－50℃～－30℃条件下冷冻24～48小时，制得呈多孔网状的细菌纤维素补片。
第1步中所使用的细菌纤维素与中国专利ZL201410089918.8中公开的细菌纤维素基本相同，均是由醋酸杆菌属中的木醋杆菌(Acetobacter xylinum)代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体(β－D－葡萄糖)通过β－1，4－糖苷键连接而形成的一种无分支、大分子支链聚合物，由独特的丝状纤维组成，纤维直径在3～4nm之间，每一丝状纤维带宽度可达30～100nm，并且纯度可达达到99％，不含半纤维素、木质素、果胶和其他细胞壁成份。
为制备更佳的补片，可以采用以下优化条件：
第1步中，细菌纤维素浆料、2,2,4,4-四甲基派啶氮氧稳定自由基和碱金属氯酸盐质量比为(100～110):(0.06～0.08):(3～4)，磷酸缓冲液的用量为：每100g细菌纤维素浆料加入至400ml磷酸缓冲液中。
第2步中，碱金属次氯酸盐溶液与磷酸缓冲溶液的体积比为1:(50～70)。
第3步中的碱金属氢氧化物、尿素和水组成的体系三种化合物的质量比为(7～8):(12～14):(81～90)；所使用的交联剂为功能团包含环氧基和氯基的且C原子数为3～6的直链烷烃，如环氧氯丙烷、环氧氯丁烷、环氧氯戊烷等，或碳原子数为4～6的多元酸，如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸等。
中国专利ZL201410089918.8所公开的纤维素补片材料中虽然纤维素本身是网状结构，这是微观上的网状，而补片材料整体结构是实心表面板式结构的；而本发明的纤维素补片材料的整体则呈具有一定孔径的多孔网状并且厚度较薄结构，一般也被称为网片；尽管本发明材料的纤维素网片呈多孔网状且厚度也较薄，但强度性能好。正是这种具有高强度的网片结构，使得本发明的生物补片材料不仅可以用于腹股疝疾病治疗，并且最大的意义在于可将补片应用于妇科病的治疗，可以完全克服现有在妇科中采用的聚丙烯类材料因生物相容性差、质地坚硬粗糙、长期异物刺激易引起周围组织结硬块而易引发系列并发症的缺陷，大大降低补片材料应用于妇科治疗时感染风险，大大拓宽了纤维素补片的应用范围。
附图说明
图1实施例1的纤维素补片的外观结构示意图
具体实施方式
实施例1
按以下步骤制备：
第1步：100g冻干的细菌纤维素浆料，搅拌分散于400ml磷酸缓冲溶液中(0.05M,pH值约为6.89)，再将0.06g TEMPO，3gNaClO2分别倒入上述体系中，搅拌混合；搅拌速度10000rmp。所使用的纤维素由醋酸杆菌属中的木醋杆菌(Acetobacter xylinum)代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体(β－D－葡萄糖)通过β－1，4－糖苷键连接而形成的一种无分支、大分子支链聚合物，由独特的丝状纤维组成，纤维直径在3～4nm之间，每一丝状纤维带宽度可达30～100nm，并且纯度可达达到99％，不含半纤维素、木质素、果胶和其他细胞壁成份。
第2步:取2mlNaClO溶液，溶于100ml磷酸缓冲溶液中(0.05M,pH值约为6.89)，再倒入第1步制得的体系中，搅拌混合，搅拌速度10000rmp，之后加热上述体系至60℃，保温3小时后，关闭搅拌器，加入10ml乙醇，终止反应。
第3步：待第2步的反应体系冷却，用去离子水反复清洗细菌纤维素浆料5次，用离心机甩干浆料，之后将离心后的细菌纤维素浆料放入预冷到-15℃的由NaOH、尿素和水按照质量比为7：12:81组成的体系中，采用均浆机混匀体系，形成透明溶液；再将2ml的交联剂环氧氯丙烷加入到上述透明溶液中，室温下搅拌15min后，再于60℃下反应2h得到细菌纤维素凝胶。
第4步：将凝胶放入-45℃冰箱中，冷冻24小时，取出放入30℃烘箱中，30分钟，再继续放入-45℃冰箱中,如此循环次数3次，将冷冻后的浆料放入冻干机中，于-50℃，冻干30小时。
采用以上步骤，得到一种细菌纤维素补片，其结构如图1所示，呈多孔网状，孔径为2mm，厚度为0.07mm)，其中纤维素由醋酸杆菌属中的木醋杆菌(Acetobacter xylinum)代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体与β－1，4－糖苷键连接的聚合物，由丝状纤维组成；经检测，纤维素的聚合度为2000～20000，晶型为Ⅰ型，结晶指数为50～95％，I晶型中Iα型态的比率为50–85％；补片未吸水时干膜的密度为0.85g/cm3 1.08～2.35g/cm-3。补片在含水量为50％时，断裂强度可达68MPa。
实施例2
与实施例1的制备方法基本相同，但采用以下不同条件参数：
1.将第1步中的NaClO2换成KClO2，并且细菌纤维素浆料用量为110g、2,2,4,4-四甲基派啶氮氧稳定自由基用量为0.08g和KClO2的用量为4g。
2.将2步中的NaClO换成KClO。
3.将第3步中的NaOH换成KOH，并KOH、尿素和水组成的体系三种化合物的质量比为4:7:45。
制得的纤维素补片，呈多孔状，孔径为1.8mm，厚度为0.06mm经检测，补片未吸水时干膜的密度为1.15g/cm31.08～2.35g/cm3。补片在含水量为50％时，断裂强度可达65MPa。
实施例3
与实施例1的制备方法基本相同，但采用以下不同条件参数：
1.将第3步中使用的交联剂环氧氯丙烷换成顺丁烯二酸多元酸。
2.第四步中循环冷冻步骤中的温度为－50℃，时间30小时；25℃下静置30分钟，循环5次；之后再于－30℃条件下冷冻48小时。
制得的纤维素补片，呈多孔状，孔径为1mm，厚度为0.09mm经检测，补片未吸水时干膜的密度为2.35g/cm-3。补片在含水量为50％时，断裂强度可达70Mpa。

Claims (10)

1.一种细菌纤维素补片，纤维素由醋酸杆菌属中的木醋杆菌代谢产物制得，化学成分为吡喃型葡萄糖单体与β－1，4－糖苷键连接的聚合物，由丝状纤维组成，聚合度为2000～20000，晶型为Ⅰ型，结晶指数为50～95％，其特征在于：呈多孔网状，孔径为1～2mm，厚度为0.04～0.09mm。
2.如权利要求1所述细菌纤维素生物补片，其特征在于：在含水量为50％时，补片的断裂强度为30～70Mpa。
3.如权利要求1或2所述细菌纤维素生物补片，其特征在于：I晶型中Iα型态的比率为50～85％。
4.如权利要求1或2所述细菌纤维素生物补片，其特征在于：补片未吸水时干膜的密度为1.08～2.35g/cm-3。
5.制备如权利要求1～4之一所述的细菌纤维素补片的方法，其特征在于：按以下步骤实施，
第一步：将冻干的细菌纤维素浆料，分散于pH值为6～7的磷酸缓冲溶液中，再向其中加入2,2,4,4-四甲基派啶氮氧稳定自由基和碱金属氯酸盐混合；
第二步：将碱金属次氯酸盐溶于pH值为6～7的磷酸缓冲溶液，再将其倒入第一步的体系溶液中，再升温至50～70℃时，保温1～3小时后，加入乙醇终止反应；
第三步：待反应体系冷却后，将反应后的浆料放入-10℃～-20℃的由碱金属氢氧化物、尿素和水组成的体系中，混匀体系，形成透明溶液；再向其中加入交联剂，混合后，于50℃～-70℃℃下反应1～3小时，得到细菌纤维素凝胶；
第四步：将第三步得到的凝胶于－50℃～－40℃条件下冷冻24～38小时，——于25～35℃的条件下静置25～30分钟——再于－50℃～－40℃条件下冷冻24～38小时，如此循环至少3次；之后再于－50℃～－30℃条件下冷冻24～48小时，制得呈多孔网状的细菌纤维素补片。
6.如权利要求5所述的制备细菌纤维素补片的方法，其特征在于：所述第1步中，细菌纤维素浆料、2,2,4,4-四甲基派啶氮氧稳定自由基和碱金属氯酸盐质量比为(100～110):(0.06～0.08):(3～4)，磷酸缓冲液的用量为：每100g细菌纤维素浆料加入至400ml磷酸缓冲液中。
7.如权利要求5或6所述的制备细菌纤维素补片的方法，其特征在于：所述第2步中碱金属次氯酸盐溶液与磷酸缓冲溶液的体积比为1:(50～70)。
8.如权利要求5或6所述的制备细菌纤维素补片的方法，其特征在于：所述第3步中的碱金属氢氧化物、尿素和水组成的体系三种化合物的质量比为(7～8):(12～14):(81～90)。
9.如权利要求5或6所述的制备细菌纤维素补片的方法，其特征在于：所述第3步中的交联剂为功能团包含环氧基和氯基的且碳原子数为3～6的直链烷烃，或碳原子数为4～6的多元酸。
10.如权利要求9所述的制备细菌纤维素补片的方法，其特征在于：所述第3步中的功能团包含环氧基和氯基的且碳原子数为3～6的直链烷烃为环氧氯丙烷。
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