CN107638589A - 一种可溶性壳聚糖敷料及其制备方法 - Google Patents

一种可溶性壳聚糖敷料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种具有可溶解性、快速止血和抗菌特性的壳聚糖敷料及其制备方法。本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有快速止血和抗菌特性;本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有可塑性强、贴合性好,有效封闭伤口的优点;本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有可溶解性,使其在临床更换时不易造成二次伤害的优点。

Description

一种可溶性壳聚糖敷料及其制备方法
技术领域
本发明属于医用制品技术领域,具体涉及一种可溶性壳聚糖敷料及其制备方法。
背景技术
壳聚糖(CTS)是一种来源于虾、蟹壳的天然有机高分子多糖,具有良好的生物相容性,兼有高等动物组织中胶原质和高等植物组织中纤维素两者的生物功能,对动、植物都具有很好的适应性,与生物体的亲和性能体现在细胞水平上,产生抗原的可能性很小。具有抗炎、抑菌、促进创面修复等生物活性,并且通过多种途径起到止血作用。
目前医学界常用的止血敷料多为棉布或纱布,这些医用纱布或棉布虽然具有良好的透气性,但其本身没有抗菌、抑菌性,必须配合药物来进行治疗或者消毒,而且,传统的止血敷料在野外遇到有人受伤导致流血需要包扎和处理时,由于雨天或其它环境因素等极其容易引起伤口感染,而且伤口愈合速度很慢;且这类敷料只是暂时性的覆盖材料,都需在一定的时间内加以更换。然而,这些伤口敷料在更换时容易发生与伤口相互沾黏之情况,因此在撕除敷料的同时有可能一并撕开新生的上皮细胞或已逐渐愈合的伤口,导致使用者疼痛难耐,且相当不利于伤口之自然复原。
水凝胶医用敷料是近年来发展起来的一种新型创伤敷料,与目前临床上所用的传统的纱布敷料等相比,水凝胶敷料能够缩短伤口愈合的时间,减轻患者的疼痛,促进伤口更好的愈合,并且透气保湿,且透明可以观察伤口的愈合情况等优点,得到各国的普遍重视。
由此可见能否发明出一种壳聚糖水凝胶敷料,在壳聚糖快速止血和抗菌特性的基础上,赋予壳聚糖水凝胶敷料具有可溶解性,使其在临床更换时不易造成二次伤害的优点,成为本领域技术人员亟待解决的技术新题和难题。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种具有可溶解性的壳聚糖水凝胶敷料及其制备方法。
本发明的目的通过以下方式来完成:
本发明一种可溶性壳聚糖敷料,包括壳聚糖交联共聚物,包括质量比为1:(0.1~10):(0.01:-100)的A组分和B组分;其中,A组分为壳聚糖水溶液,B组分为交联剂水溶液;
所述A组分中壳聚糖的分子量≤5000Da;所述壳聚糖的氨基含量为0.1~10.0%;
所述壳聚糖为水溶性壳聚糖,可包括羧基化壳聚糖、酯化或季胺化壳聚糖;
所述B组分中交联剂的结构为:
式中, R为—(CH2CH2)n—,或—(CH2)y(CH2CH2O)x (CH2)y—,其中,n为1~10,x为1~5000,y为0~10;
所述的A组分壳聚糖水溶液的质量百分浓度为5~98%;
所述的B组分交联剂水溶液的质量百分浓度为5~100%;
本发明的一种可溶性壳聚糖敷料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖溶解于去离子水中,得到壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将双琥珀酰亚胺酯化合物、巯基乙酸、N,N-二异丙基乙胺、溶剂A按质量比为1:(0.5~5):(0 .01~1):(1~10)混合,室温搅拌反应2~24h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率大于92%);将中间体、N-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、缩合剂、溶剂A按质量比为1:(0 .5~5):(0 .03~5):(1~10)混合,10~80℃条件下搅拌反应2~24h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到交联剂水溶液;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物结构为:
其中R为—(CH2CH2)n—,或—(CH2)y(CH2CH2O)x (CH2)y—,其中,n为1~10,x为1~5000,y为0~10;
所述的缩合剂为二环己基碳二亚胺DCC和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC的至少一种;
所述的溶剂A为二氯甲烷、二氯乙烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、水的至少一种;
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把质量比为1:(0.1~10)的A组分壳聚糖水溶液和B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与溶解剂水溶液接触,壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态;
所述的溶解剂水溶液的质量百分浓度为0.1~98%;
所述可溶性水凝胶敷料的厚度为0.01~10mm。
所述的溶解剂的化学结构为:
其中,R1选自氢、芳氧羰基或C1-C4烷酰基;R2为C1-C4烷基。
本专利中所用的“芳氧羰基”包括但不限于苄氧羰基、芴甲氧羰基等,本专利优选苄氧羰基( Cbz )。本专利所用的“C1-C4烷酰基”是指酰基碳上连有C1-C4烷基,实例包括但不限于甲酰基、乙酰基、丙酰基或者直链或支链的丁酰基。优选乙酰基。本专利中所用的“C1-C4烷基”是指具有1-4个碳原子的直链或支链烷基。实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基等。优选甲基、乙基、叔丁基,更优选甲基和乙基。
水凝胶在溶解剂作用下可实现溶解效果,其反应机理主要通过水凝胶化学结构中的硫酯键和溶解剂结构中的半光氨酸之间利用“自然化学连接”(native chemicalligation)的原理进行自发的反应,反应过程先后经历硫醇-硫酯交换、分子内SN酰基化重排等步骤(张琪, 于海珠, 石景. 脯氨酸硫酯自然化学连接反应中的轨道相互作用[J].物理化学学报, 2013, 29(11):2321-2331.),其反应过程如下所示:
自然化学连接(Native Chemical Ligation, NCL)原理示意
相对于现有技术,本发明具有如下优点和有益效果:
1、本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有快速止血和抗菌特性;
2、本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有可塑性强、贴合性好,有效封闭伤口的优点;
3、本发明所提供的壳聚糖水凝胶敷料,具有可溶解性,使其在临床更换时不易造成二次伤害的优点。
附图说明
图1 实施例1中壳聚糖敷料水凝胶溶解前后的状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例子对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖(分子量为2000Da)溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为40%的壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将100g双琥珀酰亚胺酯化合物、100g巯基乙酸、50gN,N-二异丙基乙胺、500g二氯乙烷混合,室温搅拌反应12h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率=92%);将100g中间体、50gN-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、30g二环己基碳二亚胺DCC、200g二氯乙烷混合,40℃条件下搅拌反应424h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为20%的交联剂水溶液;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物分子量为2000Da,化学结构为:
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把100g A组分壳聚糖水溶液和100g B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料(厚度为2mm)。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与半胱氨酸甲酯水溶液(5%)接触,可溶性壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态;
为更好演示壳聚糖敷料溶解前后的状态,将把1g A组分壳聚糖水溶液和1g B组分交联剂水溶液混合倒入玻璃瓶中,在40℃条件下反应为12h,在瓶内形成固定形状的水凝胶层;往瓶内水凝胶层加入0.5g半胱氨酸甲酯水溶液(浓度为5%),水凝胶层溶解,呈现出可流动状态。壳聚糖敷料水凝胶状态的前后变化,如附图1所示。
实施例2
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖(分子量为1000Da)溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为60%的壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将100g双琥珀酰亚胺酯化合物、500g巯基乙酸、1g N,N-二异丙基乙胺、1000g二氯甲烷混合,室温搅拌反应2h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率=94%);将100g中间体、50gN-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、10g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、500g二甲基甲酰胺混合,80℃条件下搅拌反应3h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为10%的交联剂水溶液;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物分子量为1500Da,化学结构为:
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把10g A组分壳聚糖水溶液和60g B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料(厚度为0.01mm)。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与半胱氨酸甲酯水溶液(98%)接触,可可溶性壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态。
实施例3
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖(分子量为3000Da)溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为50%的壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将100g双琥珀酰亚胺酯化合物、120g巯基乙酸、80g N,N-二异丙基乙胺、500g二甲基甲酰胺混合,室温搅拌反应12h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率=92%);将100g中间体、50gN-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、3g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、200g水混合,10℃条件下搅拌反应24h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为10%的交联剂水溶液;;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物分子量为2000Da,化学结构为:
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把50gA组分壳聚糖水溶液和20g B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料(厚度为10mm)。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与半胱氨酸甲酯水溶液(0.1%)接触,可溶性壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态。
实施例4
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖(分子量为2000Da)溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为20%的壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将100g双琥珀酰亚胺酯化合物、300g巯基乙酸、20gN,N-二异丙基乙胺、300g二氯乙烷混合,室温搅拌反应15h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率=95%);将100g中间体、300g N-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、3g二环己基碳二亚胺DCC、1000g二甲基亚砜混合,60℃条件下搅拌反应20h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为60%的交联剂水溶液;;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物分子量为1000Da,化学结构为:
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把100g A组分壳聚糖水溶液和50g B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料(厚度为3mm)。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与半胱氨酸乙酯水溶液(5%)接触,可溶性壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态。
实施例5
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖(分子量为5000Da)溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为5%的壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将100g双琥珀酰亚胺酯化合物、30g巯基乙酸、20gN,N-二异丙基乙胺、300g二氯乙烷混合,室温搅拌反应8h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体(产率=96%);将100g中间体、50gN-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、30g二环己基碳二亚胺DCC、600g水混合, 80℃条件下搅拌反应4h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到质量百分浓度为5%的交联剂水溶液;;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物结构为:
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把100g的A组分壳聚糖水溶液和10g B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料(厚度为3mm)。
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与半胱氨酸乙酯水溶液(10%)接触,可溶性壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态。

Claims (3)

1.一种可溶性壳聚糖敷料,包括壳聚糖交联共聚物,其特征在于:包括质量比为1:(0.1~10):(0.01:-100)的A组分和B组分;其中,A组分为壳聚糖水溶液,B组分为交联剂水溶液;
所述A组分中壳聚糖的分子量≤5000Da;
所述B组分中交联剂的结构为:
式中, R为—(CH2CH2)n—,或 —(CH2)y(CH2CH2O)x (CH2)y—,其中,n为1~10,x为1~5000,y为0~10;
所述的A组分壳聚糖水溶液的质量百分浓度为5~98%;
所述的B组分交联剂水溶液的质量百分浓度为5~100%。
2.根据权利要求1所述的可溶性壳聚糖敷料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)A组分壳聚糖水溶液的制备
将壳聚糖溶解于去离子水中,得到壳聚糖水溶液;
(2)B组分交联剂水溶液的制备
将双琥珀酰亚胺酯化合物、巯基乙酸、N,N-二异丙基乙胺、溶剂A按质量比为1:(0.5~5):(0 .01~1):(1~10)混合,室温搅拌反应2~24h,得到混合物;然后,利用10%氯化钠溶液对混合物进行水洗,利用硫酸钠对水洗后有机层进行干燥,蒸发溶剂,并将残余物通过在乙醚中沉淀纯化,得到中间体;将中间体、N-羟基硫代琥珀酰亚胺NHS、缩合剂、溶剂A按质量比为1:(0 .5~5):(0 .03~5):(1~10)混合,10~80℃条件下搅拌反应2~24h,过滤沉淀物,蒸发溶剂,并将残余物在乙醚中沉淀,得到交联剂化合物;将交联剂化合物溶解于去离子水中,得到交联剂水溶液;
所述双琥珀酰亚胺酯化合物结构为:
其中R为—(CH2CH2)n—,或 —(CH2)y(CH2CH2O)x (CH2)y—,其中,n为1~10,x为1~5000,y为0~10;
所述的缩合剂为二环己基碳二亚胺DCC和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC的至少一种;
所述的溶剂A为二氯甲烷、二氯乙烷、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、水的至少一种;
(3)可溶性壳聚糖敷料的制备
把质量比为1:(0.1~10)的A组分壳聚糖水溶液和B组分交联剂水溶液混合,搅拌均匀,喷涂到物体表面,得到可溶性壳聚糖敷料。
3.根据权利要求1~2所述的可溶性壳聚糖敷料的使用方法,其特征在于:
将固化之后的可溶性壳聚糖敷料与溶解剂水溶液接触,壳聚糖敷料由凝胶结构转变为溶解状态;
所述的溶解剂的化学结构为:
其中,R1选自氢、芳氧羰基或C1-C4烷酰基;R2为C1-C4烷基;
所述的溶解剂水溶液的质量百分浓度为0.1~98%;
所述可溶性水凝胶敷料的厚度为0.01~10mm。
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