CN107693836A - 一种抗菌藻酸盐水胶体敷料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，公开了一种抗菌藻酸盐水胶敷料及其制备方法。所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷按重量份数计由明胶10‑30份、改性海藻酸钠5‑15份、聚乙二醇10‑20份、聚乙烯醇20‑40份和抗菌肽D2A21 0.05‑0.1份组成。所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法包括明胶改性藻酸盐复合材料的制备、聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜的制备和水胶体敷料的制备三大步骤。本发明方法简单、成本低廉，制备所得的抗菌藻酸盐水胶敷料吸水性强、性能优良、具有良好的生物相容性和抗菌作用。

Description

一种抗菌藻酸盐水胶体敷料及其制备方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种抗菌藻酸盐水胶敷料及其制备方法。
背景技术
医用水胶体敷料是把水胶体颗粒与橡胶混合后制成的一种用于伤口护理的敷料。水胶体敷料同时具有水胶体的吸水性和橡胶基材的粘合性，敷贴在伤口上后橡胶基材使敷料黏贴在伤口上，而水胶体颗粒则吸水后溶胀，给创面提供一个湿润的密闭环境，促进伤口愈合。然而，这种水胶体敷料由于无抗菌性，处理慢性创面时，尤其是具有潜在感染风险或轻度感染的慢性创面时，往往效果不理想。虽然，一些水胶体敷料中添加了无机抗菌剂如银离子、纳米银等成分，虽然有良好的抑菌性能，但存在较大的细胞毒性，用于人体具有潜在的风险； 同时传统水胶体敷料因为由橡胶基材组成，所以其透气性较差，而且耐腐蚀性较差，在吸水溶胀后，敷料的完整性受到破坏，导致敷料性能受到很大影响。
例如，中国专利CN102218155 A 公开了一种纳米银功能性水胶体医用敷料的制备方法，通过将纳米银加入到水胶体中，赋予了水胶体抗菌功能。然而，由于纳米尺寸的银微粒迁移进入人体内后产生的负面生物效应和不良反应尚不明晰，该含纳米银类水胶体敷料在临床上的应用受到极大限制。
抗菌肽D2A21是具有23个氨基酸的合成短肽，是天蚕素(Cecropin)抗菌肽的一种，具很强的广谱抗菌活性和抑癌作用。抗菌肽D2A21不仅能够抑杀衣原体和淋球菌，而且还可以杀死某些寄生虫，甚至对疱疹病毒和HIV也有作用，而对正常细胞无损害。是一种安全强效的抗菌剂，通过在细菌的细胞膜积累并发生构象的变化进而破坏膜结构的完整性，导致细胞内容物外流，细菌细胞破裂，抗菌过程迅速，在接触微生物数秒里就能发生。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种抗菌藻酸盐水胶体敷料及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，由明胶、聚乙二醇、改性海藻酸钠、聚乙烯醇和抗菌肽D2A21所制得。
进一步的，所述抗菌藻酸盐水胶体敷料，按重量份数计由明胶10-30份、改性海藻酸钠5-15份、聚乙二醇10-20份、聚乙烯醇20-40份和抗菌肽D2A21 0.05-0.1份组成。
进一步的，所述的抗菌藻酸盐水胶体敷料为双层结构，内层为呈水凝胶状的明胶改性藻酸盐复合层，外层为多孔结构的聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维层。
所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，具体包括如下步骤；
（1）明胶改性藻酸盐复合材料的制备
称取一定量的明胶和氯化钙依次溶解于50℃的蒸馏水中，配制成明胶浓度为20%wt，氯化钙浓度为2%wt的明胶氯化钙溶液；称取一定量的改性海藻酸钠和聚乙二醇依次溶解于蒸馏水中，配制成聚乙二醇浓度为20%wt、改性海藻酸钠的浓度为5%wt的聚乙二醇改性海藻酸钠溶液；然后将所述明胶氯化钙溶液和所述聚乙二醇改性海藻酸钠溶液按体积比1:0.6-1混合，即得明胶改性藻酸盐复合材料；
（2）聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜的制备
称取一定量的聚乙烯醇加入到蒸馏水中加热至50℃搅拌至聚乙烯醇完全溶解，配制成质量浓度为10%wt的聚乙烯醇溶液，待聚乙烯醇溶液冷却至室温，按配方比加入抗菌肽D2A21粉末，搅拌4-6 h，每搅拌30 min，超声处理10-20 min，配制成聚乙烯醇抗菌肽D2A21溶液，置于避光阴凉处备用；将配制所得的聚乙二醇抗菌肽D2A21溶液加入至静电纺丝机中，电纺成膜，即得聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维；
（3）水胶体敷料的制备
将步骤（1）制备所得的明胶改性藻酸盐复合材料和聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜按配方比，利用涂布机将明胶改性藻酸盐复合材料涂在聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜上，然后置于40℃，湿度为40—45%的恒温恒湿箱中防止12—24 h，即得一种抗菌藻酸盐水胶体敷料。
优选的，所述的改性海藻酸钠，为表面修饰抗菌肽改性D2A21改性所得的改性海藻酸钠。
优选的，所述的聚乙二醇，其分子量为4000—5000，购自美国sigma试剂公司。
优选的，所述的聚乙烯醇分子量为80000-10000，购自美国sigma试剂公司。
优选的，所述的抗菌肽D2A21，购自美国Biotech试剂公司。
优选的，所述的静电纺丝机其型号为TL-BM-700 深圳通力微纳，纺丝的参数设置为：高压电源电压：15-20kV、旋转收丝器旋转速度：1500—2000 rpm、输出泵流量：50-100mL/h。
优选的，所述的海藻酸钠，其分子量为1.5×106kDa，购置青岛明月海藻集团有限公司。
本发明的有益效果为：
（1）以海藻酸钠为基质通过化学修饰将抗菌肽D2A21接枝到海藻酸钠上制成具有抗菌性能的改性藻酸盐，并将其用于水胶体敷料的制备，所得的抗菌藻酸盐水胶体敷料具有良好的吸液性能、保湿性能、生物相容性和抗菌性能；
（2）通过本发明所公开的方法制得的抗菌藻酸盐水胶体敷料，其明胶改性藻酸盐复合层因为存在明胶-聚乙二醇交联网络和改性藻酸盐钙离子网络，形成双重互穿网络结构，使所制得抗菌藻酸盐水胶体敷料具有极强的吸液性能和保湿性能，有利于伤口的愈合；
（3）通过本发明所公开的方法制得的抗菌藻酸盐水胶体敷料，以聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜代替传统水胶体敷料中的橡胶基材，聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜具有良好的空隙结构，而且在辐照灭菌的时候，聚乙烯醇可以固化交联形成网络结构，在提供足够力学强度同时也提供了良好的透气性，并且因为符合了抗菌肽D2A21，能有效地阻止细菌入侵。
附图说明
图1为实施例1～3与对比例的吸液比重的对比图；
图2为实施例1～3和对比例与人成纤维细胞共培养1天和7天后其对应的细胞增殖率的结果对比图；
图3为实施例1～3与对比例的抗菌性测试结果对比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明按如下步骤制备得到一种抗菌藻酸盐水胶体敷料：
（1）明胶改性藻酸盐复合材料的制备
称取一定量的明胶和氯化钙依次溶解于50℃的蒸馏水中，配制成明胶浓度为20%wt，氯化钙浓度为2%wt的明胶氯化钙溶液；称取一定量的改性海藻酸钠和聚乙二醇依次溶解于蒸馏水中，配制成聚乙二醇浓度为20%wt、改性海藻酸钠的浓度为5%wt的聚乙二醇改性海藻酸钠溶液；然后将所述明胶氯化钙溶液和所述聚乙二醇改性海藻酸钠溶液按体积比1:0.6-1混合，即得明胶改性藻酸盐复合材料；
（2）聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜的制备
称取一定量的聚乙烯醇加入到蒸馏水中加热至50℃搅拌至聚乙烯醇完全溶解，配制成质量浓度为10%wt的聚乙烯醇溶液，待聚乙烯醇溶液冷却至室温，按配方比加入抗菌肽D2A21粉末，搅拌4-6 h，每搅拌30 min，超声处理10-20 min，配制成聚乙烯醇抗菌肽D2A21溶液，置于避光阴凉处备用；将配制所得的聚乙二醇抗菌肽D2A21溶液加入至静电纺丝机中，电纺成膜，即得聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维；
（3）水胶体敷料的制备
将步骤（1）制备所得的明胶改性藻酸盐复合材料和聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜按配方比，利用涂布机将明胶改性藻酸盐复合材料涂在聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜上，然后置于40℃，湿度为40—45%的恒温恒湿箱中防止12—24 h，即得一种抗菌藻酸盐水胶体敷料。
实施例1
按本发明按上述方法制备一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其中：制备过程中所用的聚乙二醇其分子量为5000，所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的抗菌肽D2A21其粒径分布为150-250 nm；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳所生产的TL-BM-700静电纺丝机，纺丝的参数设置为：高压电源电压：15kV、旋转收丝器旋转速度：1500rpm、输出泵流量：50 mL/h；按重量份数计由明胶10份、改性海藻酸钠5份、聚乙二醇10份、聚乙烯醇20份和抗菌肽D2A210.05份组成。
实施例2
按本发明按上述方法制备一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其中：制备过程中所用的聚乙二醇其分子量为5000，所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的抗菌肽D2A21其粒径分布为150-250 nm；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳所生产的TL-BM-700静电纺丝机，纺丝的参数设置为：高压电源电压：15kV、旋转收丝器旋转速度：1500rpm、输出泵流量：50 mL/h；按重量份数计由明胶20份、改性海藻酸钠10份、聚乙二醇15份、聚乙烯醇30份和抗菌肽D2A210.075份组成。
实施例3
按本发明按上述方法制备一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其中：制备过程中所用的聚乙二醇其分子量为5000，所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的抗菌肽D2A21其粒径分布为150-250 nm；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳所生产的TL-BM-700静电纺丝机，纺丝的参数设置为：高压电源电压：15kV、旋转收丝器旋转速度：1500rpm、输出泵流量：50 mL/h；按重量份数计由明胶30份、改性海藻酸钠15份、聚乙二醇20份、聚乙烯醇40份和抗菌肽D2A210.1份组成。
实施例4
对比例：一种抗菌水胶体敷料及其制备方法（参考申请号为CN201410478994.8实施例1制备得到）。
实验组1～3：为实施例1～3所得的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料。
（1）吸液性能的检测：将上述实施例1～3所制备的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料与对比例进行吸液性能评价实验，将已知质量（W）的5×5 cm的样品置于培养皿内。加入预热至（37±1）℃的生理盐水，生理盐水的添加量为供试材料的40倍，± 0.5g，移入培养箱内，在（37±1）℃下保持30min，然后用镊子夹持样品一角或一端，悬垂30s，称量，此时敷料重量为W1，吸水倍率=（W1- W）/W，每组样品设置5个平行样，实验结果如图1示。
可以看到通过本发明所公开的方法所制得的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料施例1～3的吸液性能明显较对比例要高，实施例3的吸液性能为对比例的2.6倍，吸液比重达19.45倍，说明本发明所制得的抗菌水胶体敷料具有良好的吸液性能。
（2）细胞毒性评价实验：将上述实施例1～3所制备的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料与对比例进行细胞毒性评价实验（按国标GB/T 16886.5-2003进行实验），对比实施例1～3和对比例对的实验结果如图2示。
细胞毒性检测结果显示实施例1～3在与人成纤维细胞共培养1天和7天后其对应的细胞相对增殖率均在85%以上，细胞毒性评级为0级，证明其具有良好的细胞形容性，而对比例与人成纤维细胞共培养7天后其对应细胞相对增殖率82.5%，细胞毒性评级为1级，具有轻微的细胞毒性。此外，共培养时间的延长实施例1～3的相对相比增殖率均有轻微提高，证明本发明所制备的抗菌藻酸盐水胶体敷料具有一定的促细胞生长能力，有助于伤口的愈合。
（3）抗菌性能测试
将上述实施例1～3所制备的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料与对比例进行抗菌能力评价实验，对比实施例1~3和对比例对大肠杆菌、金黄葡萄球菌和接触24小时和72小时后的抗菌效果。实验结果如图3示。
抗菌性能测试结果显示实施例1~3所制备的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料在与大肠杆菌和金黄葡萄球菌接触24小时和72小时后抑菌率均在95%以上，且随时推移抑菌率均有所提高，证明按本发明所公开的方法所制得的实施例1—3均有广谱且强效的抗菌性能，能有效防止伤口受细菌感染。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定；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；凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其特征在于，所述的抗菌藻酸盐水胶体敷料由明胶、聚乙二醇、改性海藻酸钠、聚乙烯醇和抗菌肽D2A21所制得。
2. 根据权利要求1所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其特征在于，所述的抗菌藻酸盐水胶体敷料按重量份数计由明胶10-30份、改性海藻酸钠5-15份、聚乙二醇10-20份、聚乙烯醇20-40份和抗菌肽D2A21 0.05-0.1份组成。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料，其特征在于，所述的抗菌藻酸盐水胶体敷料为双层结构，内层为呈水凝胶状的明胶改性藻酸盐复合层，外层为多孔结构的聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维层。
4.权利要求1至3任一所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）明胶改性藻酸盐复合材料的制备：
称取一定量的明胶和氯化钙依次溶解于50℃的蒸馏水中，配制成明胶浓度为20%wt，氯化钙浓度为2%wt的明胶氯化钙溶液；称取一定量的改性海藻酸钠和聚乙二醇依次溶解于蒸馏水中，配制成聚乙二醇浓度为20%wt、改性海藻酸钠的浓度为5%wt的聚乙二醇改性海藻酸钠溶液；然后将所述明胶氯化钙溶液和所述聚乙二醇改性海藻酸钠溶液按体积比1:0.6-1混合，即得明胶改性藻酸盐复合材料；
（2）聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜的制备：
称取一定量的聚乙烯醇加入到蒸馏水中加热至50℃搅拌至聚乙烯醇完全溶解，配制成质量浓度为10%wt的聚乙烯醇溶液，待聚乙烯醇溶液冷却至室温，按配方比加入抗菌肽D2A21粉末，搅拌4-6 h，每搅拌30 min，超声处理10-20 min，配制成聚乙烯醇抗菌肽D2A21溶液，置于避光阴凉处备用；将配制所得的聚乙二醇抗菌肽D2A21溶液加入至静电纺丝机中，电纺成膜，即得聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维；
（3）水胶体敷料的制备：
将步骤（1）制备所得的明胶改性藻酸盐复合材料和聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜按配方比，利用涂布机将明胶改性藻酸盐复合材料涂在聚乙烯醇抗菌肽D2A21纤维膜上，然后置于40℃，湿度为40—45%的恒温恒湿箱中防止12—24 h，即得一种抗菌藻酸盐水胶体敷料。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的改性海藻酸钠，为表面修饰抗菌肽改性D2A21改性所得的改性海藻酸钠，具体的改性步骤如下：
S1：称取一定量的吗啉乙磺酸溶于去离子水中配制成摩尔浓度为0.1mol/L的吗啉乙磺酸溶液，然后按摩尔比3:1（n氯化钠：n吗啉乙磺酸）加入氯化钠，搅拌至氯化钠完全溶解，得吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液，所得缓冲液置于2-8℃冰箱中备用；
S2：按配方比称取一定量的海藻酸钠，将其溶于S1所得的吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液中，搅拌24h，配成质量浓度为2%wt的海藻酸钠溶液，然后置于4℃冰箱中备用；
S3：将1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDS）溶于吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液中配成浓度为0.8mg/mL的EDS溶液，将N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）溶于吗啉乙磺酸/氯化钠缓冲液中配成浓度为0.4 mg/mL的NHS溶液，然后将EDS溶液和NHS溶液两者等体积混合即得EDS/NHS溶液，备用；
S4：将S2所得的海藻酸钠溶液和S3所得的EDS/NHS溶液按体积比2:1混合，搅拌3-4 h，然后按质量比m海藻酸钠：m抗菌肽D2A21=1:0.01加入抗菌肽D2A21，室温下搅拌24h。
6.根据权利要求4所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的聚乙二醇，其分子量为4000—5000。
7.根据权利要求4所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的聚乙烯醇分子量为80000-10000。
8. 根据权利要求4所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的静电纺丝机其型号为TL-BM-700 深圳通力微纳，纺丝的参数设置为：高压电源电压：15-20kV、旋转收丝器旋转速度：1500—2000 rpm、输出泵流量：50-100 mL/h。
9.根据权利要求5所述的一种抗菌藻酸盐水胶体敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的海藻酸钠，其分子量为1.5×106kDa。
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