CN107158478A - 一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法 - Google Patents

一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法，所述细菌纤维素皮肤替代物由如下原料组成：细菌纤维素膜、增塑剂和交联剂，其中，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为1:100‑10.5:100，所述交联剂的加入量使所述增塑剂完全交联到所述细菌纤维素膜上。本发明将纯化后的细菌纤维素膜加入适当浓度的增塑剂中，利用先进的干燥成型工艺制备得到细菌纤维素皮肤替代物。本产品具有细菌纤维素生物相容性好、抗拉强度高、持水性和透水透气性高等优点，同时通过使用增塑剂提高了细菌纤维素膜的吸湿性能和舒适性能，使所制备的皮肤替代物满足临床使用要求。

Description

一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法,属于生物医用材料领域。
背景技术
皮肤的烧伤，创伤，慢性溃疡，肿瘤切除等多种因素都可以造成皮肤的全层损伤。如何修复创面，促进创面愈合，及改善愈后的功能和外观是外科领域的基本问题。皮肤组织工程的兴起为创面治疗揭开了崭新的一页。1975年Reinwald和Green在体外成功地培养了人皮肤角朊细胞膜片；1981年，O’Connour首次成功地将培养的自体表皮膜片(culturedepithelial autograft,CEA)应用于治疗烧伤创面。皮肤组织工程一直处于组织工程研究的前沿领域，创伤发生后的愈合期间能够较好的模拟人体完好皮肤的生理环境和功能，起到临时替代皮肤功能的皮肤替代物是这一研究领域的热点。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法，本发明通过使用增塑剂提高了细菌纤维素膜的吸湿性能和舒适性能，使所制备的细菌纤维素皮肤替代物满足临床使用要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种细菌纤维素皮肤替代物，由如下原料组成：
细菌纤维素膜、增塑剂和交联剂，其中，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为1:100-10.5:100，所述交联剂的加入量使所述增塑剂完全交联到所述细菌纤维素膜上。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为3:100-8:100,优选为8:100。
进一步，所述增塑剂包括甘油、PEG和邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。
进一步，所述交联剂选自戊二醛、京尼平、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺复合物中的一种。优选为，所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为1:1-5:1的复合物。
进一步，所述细菌纤维素膜为无色杆菌属、根瘤菌属、假单胞菌属、气杆菌属、固氮菌属、八叠球菌属、醋杆菌属、产碱菌属和土壤杆菌属中的至少一种细菌发酵而成的具有三维多孔网络结构的细菌纤维素膜。
本发明提供一种细菌纤维素皮肤替代物的制备方法，包括：
步骤a、纯化细菌纤维素膜，直到所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于0.25EU/ml，得到纯化后的细菌纤维素膜；
步骤b、向增塑剂中加水，配制浓度为0.001-0.1g/ml的增塑剂溶液；
步骤c、向所述增塑剂溶液中加入交联剂，制备交联剂-增塑剂溶液，使得所述交联剂-增塑剂溶液中所述交联剂的浓度为0％-2.0％(质量分数)；
步骤d、向所述交联剂-增塑剂溶液中加入所述纯化后的细菌纤维素膜，所述增塑剂均匀分布在纯化后的细菌纤维素膜的表面及内部，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为1:100-10.5:100；
步骤e、在预设温度10-100℃下，所述增塑剂通过物理复合或化学交联复合于细菌纤维素膜上，得到细菌纤维素皮肤替代物中间品；
步骤f、所述细菌纤维素皮肤替代物中间品通过干燥进行产品成型，然后对其进行密封包装及Co60辐照灭菌处理，辐照灭菌剂量为25kGy，得到细菌纤维素皮肤替代物；
所述步骤a和所述步骤b没有先后顺序的限制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在步骤a中，使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜的pH≥5；
将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05-1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至60-110℃，搅拌1-24h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至所述细菌纤维素膜的pH为4-8以及所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化后的细菌纤维素膜。
进一步，在步骤e中，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜交联反应1-24h,,每隔30min搅拌一次，并通过所述交联剂复合于细菌纤维素膜上，得到细菌纤维素皮肤替代物中间品。
进一步，在步骤f中，所述干燥指真空高温干燥、真空冷冻干燥或室温自然干燥，使细菌纤维素皮肤替代物中间品的水分含量低于10％(质量分数)。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种满足临床使用要求(良好的生物相容性、透气性能、舒适性能等)的细菌纤维素皮肤替代物及其制备方法。本发明通过物理复合或化学交联复合的方法，使增塑剂稳定地复合于细菌纤维素膜上，提高了增塑剂在皮肤替代物表面的结合力度，使得皮肤替代物的性能更加持久稳定,并通过现代干燥成型工艺制备得到细菌纤维素皮肤替代物。
本方法简单易操作，具有较高的实用性。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下述实施例中所用细菌纤维素膜均购自海南亿德食品有限公司。
实施例1
步骤a、使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至细菌纤维素膜的pH为6，将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至60-90℃，搅拌5h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至细菌纤维素膜的pH为5-6以及细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量为0.25EU/ml时，得到纯化后的细菌纤维素膜。
其中，细菌纤维素膜为无色杆菌属中的至少一种细菌发酵而成的细菌纤维素膜，具有三维多孔网络结构。
步骤b、将适量甘油加入纯化水中，制备浓度为0.05g/ml溶液(质量体积比)，搅拌至甘油完全溶解，得到甘油溶液。
步骤c、向步骤b中甘油溶液中加入戊二醛，制备戊二醛-甘油溶液，使得该戊二醛-甘油溶液中戊二醛的浓度为1.0％(质量分数)；
步骤d、向步骤c中戊二醛-甘油溶液中加入步骤a中纯化后的细菌纤维素膜，使得甘油与细菌纤维素膜的质量比为1：100；
步骤e、在40℃下，使甘油与细菌纤维素膜进行物理复合，每隔10min搅拌一次，复合时间1h，得到细菌纤维素皮肤替代物中间品；
步骤f、将步骤e制备的细菌纤维素皮肤替代物中间品通过冷冻干燥进行产品成型，使细菌纤维素皮肤替代物中间品的水分含量低于10％(质量分数)，然后对其进行密封包装及Co60辐照灭菌处理，辐照灭菌剂量为25kGy，得到细菌纤维素皮肤替代物；
对比实施例1
步骤a、使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至细菌纤维素膜的pH为5，将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至60-80℃，搅拌5h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至细菌纤维素膜的pH为5-6以及细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量为0.25EU/ml时，得到纯化的细菌纤维素膜。
其中，细菌纤维素膜为由选自无色杆菌属中的至少一种细菌发酵而成的细菌纤维素膜，具有三维多孔网络结构。
步骤b、将适量甘油加入纯化水中制备浓度为0.05g/ml溶液(质量体积比)，搅拌至甘油完全溶解，得到甘油溶液。
步骤c、该步骤不加交联剂；
步骤d、向步骤c中甘油溶液中加入步骤a中纯化的细菌纤维素膜，使得甘油与细菌纤维素膜的质量比为1：100；
步骤e、在40℃下，使甘油与细菌纤维素膜进行物理复合，每隔10min搅拌一次，复合时间1h，得到细菌纤维素皮肤替代物粗品。
步骤f、将步骤e制备的细菌纤维素皮肤替代物中间品通过自然干燥进行产品成型，使细菌纤维素皮肤替代物中间品的水分含量低于10％(质量分数)，然后对其进行密封包装及Co60辐照灭菌处理，辐照灭菌剂量为25kGy，得到细菌纤维素皮肤替代物；
实验例1
本实验例对本发明期望的细菌纤维素皮肤替代物和现有技术皮肤替代物(以下简称对比敷料)产品的吸渗能力进行了测试，具体测试过程如下：
测试对象：实施例1和对比实施例1制备的皮肤替代物。
测试原理：利用产品充分吸收水分与产品自重比较，确定产品吸渗能力。
具体测试过程如下：
分别取各系样品准确称量，再分别加入含有适量纯化水的烧杯中，在相同条件下放置于超净工作台中，每隔1小时取出样品，用无纺布拭去表面水分后准确称量其重量，直至相近的两次测试结果基本一致(误差为5.0％范围内可判为基本一致)。计算充分吸收水分后重量与初始重量的比值，比值越高表明产品吸渗能力越强。每个样品检测3组。测试结果如表1所示：
表1皮肤替代物吸渗能力对比表
项目 吸渗前后重量比值
实施例1-1 121
对比实施例1-1 48
实施例1-2 118
对比实施例1-2 54
实施例1-3 120
对比实施例1-3 51
可见，相比现有技术利用自然方式制备的皮肤替代物，本发明实施例提供的皮肤替代物的吸渗能力得到明显提高。
临床上不同部位创面的渗出液多少不同，产品吸渗能力强能够解决渗出液对创面修复过程中的负面影响，为创面修复提供良好愈合环境，促进创面修复。
实验例2
本发明实施例对本发明期望的细菌纤维素皮肤替代物和现有技术皮肤替代物(以下简称对比敷料)产品在极限条件下存储(高温：60℃和低温-40℃，存储时间：30天)后进行产品性能测试，具体测试过程如下：
测试对象：实施例1和对比实施例1制备的皮肤替代物。
测试原理：在极限条件下存储后测试产品各项性能是否满足产品技术要求。
具体测试过程如下：
分别取各系样品若干分别相同包装条件分别放置于60℃条件试验箱和-40℃试验箱中存储30天，然后按照产品技术要求分别检测各个样品的外观、理化性能和生物学性能，确定不同存储条件下样品是否满足产品技术要求。测试结果如表2所示：
表2不同存储条件下样品性能指标对比表
可见，相比现有技术利用自然方式制备的皮肤替代物，本发明实施例提供的皮肤替代物在不同存储条件下产品各项性能均能够满足产品技术要求。
尤其是，当皮肤替代物产品产业化后，不同区域的医疗机构温度不同，北方区域冬季可能最低在零下40℃左右，南方一些地方夏季温度能够达到40℃以上，现有技术生产的皮肤替代物不能满足这种过冷或过热的条件，影响使用效果，而本发明制备的细菌纤维素皮肤替代物完全不影响使用效果。
实验例3
本发明实施例对本发明期望的细菌纤维素皮肤替代物和现有技术皮肤替代物(以下简称对比敷料)产品的内毒素水平进行了测试，具体测试过程如下：
测试对象：实施例1和对比实施例1制备的皮肤替代物。
测试原理：按《中华人民共和国药典》(2015年版)四部通则1143细菌内毒素检查法中规定的凝胶法进行内毒素检测试验。
具体测试过程如下：
分裁取适量大小的细菌纤维素皮肤替代物样品置入无内毒素容器内，按其面积每平方厘米加入内毒素检查用水2ml，混悬震荡1分钟后置于37℃恒温水浴2小时。按《中华人民共和国药典》(2015年版)四部通则1143细菌内毒素检查法中规定的凝胶法进行试验，并记录测试结果。每个样品检测3组。测试结果如表3所示：
表3皮肤替代物内毒素检测对比表
样品名称 样品编号1 样品编号2 样品编号3
实施例1 ＜0.25EU/ml ＜0.25EU/ml ＜0.25EU/ml
对比实施例1 ＞0.5EU/ml ＞0.5EU/ml ＞0.5EU/ml
可见，相比现有技术利用自然方式制备的皮肤替代物，本发明实施例提供的皮肤替代物的内毒素含量更少，产品使用更安全可靠。
内毒素的多少直接影响产品临床使用安全，内毒素含量越低，临床使用过程中创面感染风险越低，产品临床使用更加安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，由如下原料组成：
细菌纤维素膜、增塑剂和交联剂，其中，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为1:100-10.5:100，所述交联剂的加入量使所述增塑剂完全交联到所述细菌纤维素膜上。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为3:100-8:100。
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，所述增塑剂包括甘油、PEG和邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，所述交联剂选自戊二醛、京尼平、1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺复合物中的一种。
5.根据权利要求4所述的细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺质量比为1:1-5:1的复合物。
6.根据权利要求1所述的细菌纤维素皮肤替代物，其特征在于，所述细菌纤维素膜为无色杆菌属、根瘤菌属、假单胞菌属、气杆菌属、固氮菌属、八叠球菌属、醋杆菌属、产碱菌属和土壤杆菌属中的至少一种细菌发酵而成的具有三维多孔网络结构的细菌纤维素膜。
7.一种细菌纤维素皮肤替代物的制备方法，其特征在于，包括：
步骤a、纯化细菌纤维素膜，直到所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于0.25EU/ml，得到纯化后的细菌纤维素膜；
步骤b、向增塑剂中加水，配制浓度为0.001-0.1g/ml的增塑剂溶液；
步骤c、向所述增塑剂溶液中加入交联剂，制备交联剂-增塑剂溶液，使得所述交联剂-增塑剂溶液中所述交联剂的浓度为0％-2.0％；
步骤d、向所述交联剂-增塑剂溶液中加入所述纯化后的细菌纤维素膜，所述增塑剂均匀分布在纯化后的细菌纤维素膜的表面及内部，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜的质量比为1:100-10.5:100；
步骤e、在预设温度10-100℃下，所述增塑剂通过物理复合或化学交联复合于细菌纤维素膜上，得到细菌纤维素皮肤替代物中间品；
步骤f、所述细菌纤维素皮肤替代物中间品通过干燥进行产品成型，然后对其进行密封包装及Co60辐照灭菌处理，辐照灭菌剂量为25kGy，得到细菌纤维素皮肤替代物；
所述步骤a和所述步骤b没有先后顺序的限制。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，使用纯水清洗细菌纤维素膜，直至所述细菌纤维素膜的pH≥5；
将纯水清洗过的细菌纤维素膜放入浓度为0.05-1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至60-110℃，搅拌1-24h后取出所述细菌纤维素膜，用纯水清洗至所述细菌纤维素膜的pH为4-8以及所述细菌纤维素膜内的细菌内毒素的含量小于等于0.25EU/ml，得到纯化后的细菌纤维素膜。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤e中，所述增塑剂与所述细菌纤维素膜交联反应1-24h,每隔30min搅拌一次，并通过所述交联剂复合于细菌纤维素膜上，得到细菌纤维素皮肤替代物中间品。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤f中，所述干燥指真空高温干燥、真空冷冻干燥或室温自然干燥，使细菌纤维素皮肤替代物中间品的水分含量低于10％。
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