CN107456602A - 一种全生物可降解短纤增强的医用水凝胶体敷料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全生物可降解短纤增强的医用水凝胶体敷料及其制备方法。该水凝胶体系采用短纤增强,基体由部分氧化海藻酸钠/海藻酸钠/明胶/羟甲基纤维素溶液共混而成,短纤由海藻酸钠和羟甲基纤维素湿法纺丝而成。本发明所得到的水凝胶本发明所得到的水凝胶力学性能突出,韧性优异,耐水性良好,且可被生物降解;原料易得,工艺流程简单,条件温和。其中力学性能可通过调节钙离子浓度和增强短纤的含量来控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用可降解短纤增强的水凝胶体敷料的制备方法,重点涉及一种由海藻酸钠---羟甲基纤维素短纤增强的全生物可降解医用水凝胶体敷料的制备方法,属于医药技术领域。
背景技术
医用高分子水凝胶创伤敷料是近几年发展起来的新型敷料,与传统纱布敷料相比优点显著,如:可保持创面湿润时间久、覆盖性强、可降解、生物相容性优异以及不与皮肤发生粘结等。但同时存在着急需克服的缺点,如:材料的强度较低,耐水性不佳。
海藻酸钠是一种从褐藻中提取出来的多糖,是已被批准可应用于医学领域的天然生物材料之一。二价阳离子如Ca2+、Ba2+、Sr2+等,可与海藻酸钠溶液中的古洛糖醛酸上的羧基发生相互静电作用,形成乳白色的凝胶。
纯海藻酸钠溶液是一种刚性较强的聚阴离子电解质,从目前的研究发现来看对纯溶液进行纺丝是比较困难的,本发明采用湿法纺丝制备海藻酸钠,工艺主要可分为三种,一种是在其溶液中加入添加剂,如氯化钙,甘油等表面活性剂,以增加分子链间的缠结作用。第二种是对海藻酸钠进行改性,例如将海藻酸钠进行部分氧化等。第三种是与可溶性高分子混合,制成共混液,再进行湿法纺丝。
明胶是动物的胶原蛋白经部分水解得到的高分子多肽的高聚化合物,胶原蛋白一般可从动物的皮,骨,软骨,韧带,肌膜等中提取。因其优异的凝胶性、持水性、成膜性、生物相容性,已经广泛应用于食品、医学、化工等行业。明胶与海藻酸钠常用作凝胶敷料的基体,但这种基体的力学强度较弱。
本发明所述的凝胶体系采用短纤增强,基体由部分氧化海藻酸钠/海藻酸钠/明胶/羟甲基纤维素溶液共混而成,短纤由海藻酸钠和羟甲基纤维素湿法纺丝而成。旨在通过短纤的增强作用以及对基体交联程度的控制,大幅提高水凝胶体的力学强度。羟甲基纤维素的加入增加了海藻酸钠溶液中其分子链之间的缠结,使其可进行湿法纺丝。体系基体与短纤中海藻酸钠和羟甲基纤维素配比一致,依据相似相容原理,短纤与基体之间相界面的相互渗透得到增强;通过调节部分氧化海藻酸钠和海藻酸钠的配比以及Ca2+的浓度,可以调节交联网络的密度,原理是海藻酸钠分子的糖醛酸单元具有顺二醇结构,被强氧化剂氧化可以生成两个醛基,G单元开环变成链状,而研究发现,被氧化的G单元不能与二价阳离子进行交联,而且海藻酸钠分子结构中,M单元是不与二价阳离子作用的;同时,部分氧化海藻酸钠分子中由于没有被氧化的G单元含量较少,制得的水凝胶的韧性大幅度增加。
发明内容
本发明的目的是得到一种力学性能突出且可控,韧性优异,耐水性良好,且可被生物降解水凝胶体敷料;所制备的水凝胶体敷料可兼具优异韧性,拉伸强度和耐水性,且原料易得,工艺流程简单,条件温和。为实现上述目的,本发明采用如下方案:
以海藻酸钠、氧化海藻酸钠、羟甲基纤维素、明胶为基体,采用流延成膜的方法制备水凝胶;同时用海藻酸钠与羟甲基纤维素共混液进行湿法纺丝,将所得纤维切割成短纤,用于增强基体材料性能,同时通过改变工艺条件以及二价阳离子的用量来改变交联程度,从而改善水凝胶体耐水性与韧性的平衡,得到性能优异的全生物可降解的凝胶敷料产品。
具体地,短纤含量为0.5wt%~5.0wt%,长度10μm~50μm,长径比为1:1~2。
具体地,所述的全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,包括:
其中海藻酸钠的分子量为20000~200000g/mol,明胶分子量为20000~200000g/mol,羟甲基纤维素的分子量为20000~200000g/mol。
⑵部分氧化海藻酸钠是海藻酸钠通过高碘酸钠氧化得到。
⑶除基体外,加入丙三醇和1,2-丙二醇,含量4wt%~14wt%,且后者与前者质量之比为0.1~0.5。
所述的步骤⑵中部分氧化海藻酸钠制备,步骤⑵中所用氧化剂高碘酸钠的摩尔量等于被氧化海藻酸钠中G单元的摩尔量。
所述步骤⑴中,称取海藻酸钠、明胶、羟甲基纤维素,加入去离子水中,磁力搅拌,在30℃~50℃下溶解;加入步骤⑶所述1,2丙二醇与丙三醇搅拌溶解;接着加入步骤⑴。
所述的部分氧化海藻酸钠搅拌溶解均匀;最后加入上述短纤,混合均匀。
所述的全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,流延成膜的温度维持在50℃~80℃,维持其处于溶液状态1~3天。成型后即用氯化钙溶液喷淋,形成从膜两侧到中间的Ca2+浓度梯度。
本发明上述喷淋氯化钙溶液浓度0.5wt%~5wt%,且喷淋出来的液体成雾状,不可在膜上聚集成滴。喷淋之后经过钴-60灭菌处理。
本发明具有以下的优点:
本发明通过短纤对基体的增强作用,极大程度上提高了凝胶体系的力学性能,同时,通过氧化海藻酸钠和Ca2+的浓度控制,控制基体的交联程度,提高韧性、耐水性。制备工艺简单,原料易得,成本低,成型设备要求低。可生物降解,韧性高,强度高。
附图说明
图1是例1的产品照片
具体实施方式
实施实例1
⑴先称取1.2g海藻酸钠、1.2g羟甲基纤维素,加入97.6g去离子水,搅拌均匀进行湿法纺丝,控制直径为10μm~50μm,长径比为1:2~1。
⑵用天平称取海藻酸钠1.90g加入到150g去离子水中,在30℃下磁力搅拌溶解完全,加入1.76g高碘酸钠固体,避光反应48h,温度不高于30℃,加入0.41g乙二醇终止反应,加500g乙醇,3.0g氯化钠,静止沉降,抽滤,放入40℃的真空烘箱中干燥48h。
⑶天平量取海藻酸钠1.2g、羟甲基纤维素1.2g、明胶2.4g加入到85g去离子水中,在50℃下磁力搅拌,直至完全溶解。
⑷称取1.2g1,2-丙二醇和4.8g丙三醇,加入步骤⑶得到的体系,搅拌完全溶解。称取0.2g步骤⑵所制的部分氧化海藻酸钠,常温磁力搅拌直至部分氧化海藻酸钠完全溶解且体系无分层。称取短纤0.5g加入,长度范围在10μm之间,常温磁力搅拌,混合均匀。
⑸取上述均匀体系50g倒入直径10cm的培养皿中,放入60℃烘箱中,烘至成型,一般两天即可,喷淋0.5%的氯化钙溶液,膜两侧均需要喷淋,喷淋液呈雾状,膜表面不可聚集成滴,3h喷淋一次,喷淋三天即可,钴-60消毒后得到样品,如附图1所示。
实施实例2
⑴先称取0.2g海藻酸钠、2.4g羟甲基纤维素,加入97.4g去离子水,搅拌均匀进行湿法纺丝,控制直径为10μm~50μm,长径比为1:2~1。
⑵天平量取海藻酸钠0.2g、羟甲基纤维素2.4g、明胶1.2g加入到78.5g去离子水中,在30℃下磁力搅拌,直至完全溶解。
⑶称取3g 1,2-丙二醇和9g丙三醇,加入步骤⑶得到的体系,搅拌完全溶解。称取1.2g案例1中步骤⑵所制的部分氧化海藻酸钠,常温磁力搅拌直至部分氧化海藻酸钠完全溶解且体系无分层。称取加入短纤5.0g,长度约为50μm,长径比为1:1,常温磁力搅拌,混合均匀。
⑷取上述均匀体系50g倒入直径10cm的培养皿中,锡纸封口,放入80℃烘箱中,烘至成型,一般两天即可,喷淋5.0%的氯化钙溶液,膜两侧均需要喷淋,喷淋液呈雾状,膜表面不可聚集成滴,3h喷淋一次,喷淋两天即可,钴-60消毒后得到样品。
实施实例3
⑴先称取0.6g海藻酸钠、1.8g羟甲基纤维素,加入97.6g去离子水中,搅拌均匀进行湿法纺丝,控制直径为10μm~50μm,长径比为1:2~1。
⑵天平量取海藻酸钠0.6g、羟甲基纤维素1.8g、明胶1.8g加入到81.62g去离子水中,在40℃下磁力搅拌,直至完全溶解。
⑶称取1.75g 1,2-丙二醇和7.84g丙三醇,加入步骤⑶得到的体系,搅拌完全溶解。称取0.6g案例1中步骤⑵所制的部分氧化海藻酸钠,常温磁力搅拌直至部分氧化海藻酸钠完全溶解且体系无分层。称取加入短纤1.0g,长度约为20μm,长径比为2:1,常温磁力搅拌,混合均匀。
⑷取上述均匀体系50g倒入直径10cm的培养皿中,锡纸封口,放入70℃烘箱中,烘至成型,一般两天即可,喷淋1.0%的氯化钙溶液,膜两侧均需要喷淋,喷淋液呈雾状,膜表面不可聚集成滴,3h喷淋一次,喷淋两天即可,钴-60消毒后得到样品。
实施实例4
⑴先称取1.8g海藻酸钠、3.6g羟甲基纤维素,加入94.6g去离子水中,搅拌均匀进行湿法纺丝,控制直径10μm~50μm,长径比1:2~1。
⑵天平量取海藻酸钠1.8g、羟甲基纤维素3.6g、明胶3.6g加入到67.4g去离子水中,在50℃下磁力搅拌,直至完全溶解。
⑶称取2.0g 1,2-丙二醇和15g丙三醇,加入步骤⑶得到的体系,搅拌完全溶解。称取0.6g案例1中步骤⑵所制的部分氧化海藻酸钠,常温磁力搅拌直至部分氧化海藻酸钠完全溶解且体系无分层。称取加入短纤3.0g,长度约为30μm,长径比为2:1,常温磁力搅拌,混合均匀。
⑷取上述均匀体系50g倒入直径10cm的培养皿中,锡纸封口,放入70℃烘箱中,烘至成型,一般两天即可,喷淋4.0%的氯化钙溶液,膜两侧均需要喷淋,喷淋液呈雾状,膜表面不可聚集成滴,3h喷淋一次,喷淋两天即可,钴-60消毒后得到样品。
实施实例5
⑴称取1.8g海藻酸钠、3.6g羟甲基纤维素,加入94.6g去离子水中,搅拌均匀进行湿法纺丝,控制直径为10μm~50μm,长径比为1:2~1。
⑵天平量取海藻酸钠1.8g、羟甲基纤维素3.6g、明胶3.6g加入到72.4g去离子水中,在50℃下磁力搅拌,直至完全溶解。
⑶称取2.0g 1,2-丙二醇和10g丙三醇,加入步骤⑶得到的体系,搅拌完全溶解。称取0.6g案例1中步骤⑵所制的部分氧化海藻酸钠,常温磁力搅拌直至部分氧化海藻酸钠完全溶解且体系无分层。称取加入短纤3.0g,长度约为30μm,长径比为2:1,常温磁力搅拌,混合均匀。
⑷取上述均匀体系50g倒入直径10cm的培养皿中,锡纸封口,放入70℃烘箱中,烘至成型,一般两天即可,喷淋2.0%的氯化钙溶液,膜两侧均需要喷淋,喷淋液呈雾状,膜表面不可聚集成滴,3h喷淋一次,喷淋两天即可,钴-60消毒后得到样品。
Claims (6)
1.本发明涉及一种全生物可降解短纤增强的医用水凝胶体敷料及其制备方法,其特征在于:以部分氧化海藻酸钠/海藻酸钠/明胶/羟甲基纤维素为基体,加入短纤进行增强;采用流延成膜的方法制备水凝胶体,同时,在成膜烘干的过程中以喷淋的方式,加入氯化钙溶液,产生一定的交联梯度,其制备流程为称取一定量的海藻酸钠、明胶、羟甲基纤维素,加入去离子水搅拌溶解后加入1,2-丙二醇与丙三醇搅拌溶解;接着加入部分氧化海藻酸钠,搅拌溶解均匀;最后加入短纤,混合均匀后放入模具中。
2.根据权利要求1所述的一种全生物可降解短纤增强的医用水凝胶体敷料,其特征在于:所用短纤由海藻酸钠和羟甲基纤维素进行湿法纺丝并切割而得,短纤含量为0.5wt%~5.0wt%,长度为10μm~30μm,长径比为1:1~1:2。
3.根据权利要求1所述的一种全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,包括:
⑴基体各组分的质量百分含量为:
其中海藻酸钠的分子量为20000~200000g/mol,明胶分子量为20000~200000g/mol,羟甲基纤维素的分子量为20000~200000g/mol;
⑵部分氧化海藻酸钠是海藻酸钠通过高碘酸钠氧化制备而成;
⑶除基体外,加入丙三醇和1,2-丙二醇,含量4wt%~14wt%,且后者与前者质量之比为1:2~10。
4.根据权利要求1所述的一种全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,其特征在于,流延成膜的温度维持在40℃~80℃,维持其处于溶液状态1~3天;成型后即用氯化钙/乙醇溶液喷淋,形成从膜两侧到中间的Ca2+交联梯度。
5.根据权利要求3所述的一种全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,其特征在于,步骤⑵中所用氧化剂高碘酸钠的摩尔量等于被氧化海藻酸钠中G单元的摩尔量。
6.根据权利要求1所述的一种全生物可降解短纤增强医用水凝胶材料的制备方法,其特征在于,权利要求6中氯化钙溶液浓度为0.5wt%~5wt%,氯化钙溶液需以雾状形式喷淋在膜上,不可聚集成滴,喷淋之后经过钴-60灭菌处理。
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