CN107899089B

CN107899089B - 一种含丝裂霉素具有防瘢痕功能的t型气管插管及其制法

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Publication number: CN107899089B
Application number: CN201810058757.4A
Authority: CN
Inventors: 杨冬梅; 陈怀文; 郑宏良; 朱敏辉; 陈东辉; 董银梅; 贺智明; 张莹莹; 王凤英
Original assignee: Shanghai Shiyu Biotechnology Co ltd
Current assignee: Shanghai Shiyu Biotechnology Co ltd
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2038-01-22
Also published as: CN107899089A

Abstract

本发明公开了一种含丝裂霉素具有防瘢痕功能的T型气管插管及其制备方法，本发明首先将具有瘢痕抑制功能的壳聚糖‑丝裂霉素缀合物偶联于插管表面，形成一种结合紧密的药效涂层，该涂层可缓慢释放丝裂霉素，周期长达30天，有效改善患者因喉部长期插管而出现的感染及瘢痕增生症状。本发明还进一步将亲水性高分子交联于气管插管表面，有效提升气管插管的润滑效果，有利于患者喉部的长期插管治疗。

Description

一种含丝裂霉素具有防瘢痕功能的T型气管插管及其制法

技术领域

本发明涉及一种具有预防瘢痕增生功能的医用气管T型插管，具体为修饰壳聚糖-丝裂霉素缀合物及亲水材料的气管T型插管及其制备方法。

背景技术

在耳鼻咽喉头颈外科的喉部气管切开插管手术中，大多采用医用疏水材质的T型气管插管，在插管介入人体时易损伤喉部气道内的上皮组织，而且插管长期滞留体内的患者极易发生喉部感染、喉部瘢痕粘连、肉芽发生等症状。丝裂霉素对于预防喉部瘢痕黏连，抑制肉芽发生具有一定疗效。它作为瘢痕抑制剂，具有较强抑制成纤维细胞增殖的作用，为相同剂量5-氟尿嘧啶的100-300倍，对高需氧细胞毒性极少，并对血管少的组织中的低需氧细胞有选择性，作用有时间依从性，作用时间可达到无限期抑制增生，同时与剂量密切相关。但目前临床中丝裂霉素应用均是接触用药，对于插管与气管间的创面很难实现直接敷贴，无法有效解决瘢痕黏连问题，所以长期插管的患者喉部肉芽组织发生率很高，如果能将丝裂霉素有效涂覆于插管表面并长期释放可望改善这一状况。

医用材料涂层技术方兴未艾，亲水材料涂层可有效减小医用导管的人体介入损伤。Tunney曾比较了PVP涂覆的硅胶导管导管和未进行表面改性导管的性能。结果证实，经过涂覆导管的润滑性和亲水性都得到了显著地提高。对硅胶导管来说，改性后的表面对大肠杆菌的吸附明显降低（Evaluation of a poly(vinyl pyrollidone)-coatedbiomaterial for urological use. Biomaterials. 2002；23(23)：4601-4608）。有将药物分子分散于PVP亲水涂层用于局部病症治疗（如国内专利申请号201710135176.1），然而PVP涂层存在厚度不易控制，并且在水溶液中容易脱落的问题。

壳聚糖具有明确的抗菌促愈合的性质，其水溶性O-羧甲基壳聚糖中具有活性氨基基团可与丝裂霉素衍生物共价结合，获得的接枝物具有抗菌与预防瘢痕增生双重生物学活性。

发明内容

本发明旨在提供一种含丝裂霉素具有防瘢痕功能的T型气管插管，有效减少因插管长期留置出现的感染及瘢痕增生症状，该T型气管插管表面涂覆壳聚糖-丝裂霉素缀合物的连接涂层和亲水材料的交联涂层。

所述一种含丝裂霉素具有防瘢痕功能的T型气管插管，其制备方法包括以下几个步骤：

1）将超声清洗干净的T型气管插管，浸入于氨基活性硅烷偶联剂溶液中30min后烘干，反复数次，使插管表面涂布硅烷偶联剂；

2）将等质量的丝裂霉素C和丁二酸酐溶解在吡啶中，反应6小时后减压蒸馏，去掉吡啶，得灰色的丝裂霉素丁二酸酯沉淀物，反复清洗并冻干，制备得丝裂霉素丁二酸酯固体粉末；

3）取1物质量羧甲基壳聚糖溶解于醋酸钠缓冲溶液，加入少量1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐后静置30min；再将等物质量的丝裂霉素丁二酸酯粉末加入到溶液中，搅拌至完全溶解，静置过夜后10KD分子量透析24小时，制备得壳聚糖-丝裂霉素缀合物，化学反应式为：

4）将步骤1）涂布硅烷偶联剂的气管插管浸入于醋酸钠缓冲溶液（PH=6.5）中，加入N,N-二环己基碳二亚胺（DDC），静置30min后取出；再加入步骤3)制得的壳聚糖-丝裂霉素缀合物，静置过夜使其连接到插管表面，去离子水清洗掉未连接的壳聚糖-丝裂霉素缀合物；

5）将步骤4）处理后的气管插管干燥处理4小时，浸没于50-80份聚乙烯吡咯烷酮与20-50份乙基纤维素的乙醇溶液中，浸泡过夜后以热风机烘干，制得一种可缓慢释放丝裂霉素具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管。

在步骤1）中，所述交联剂具体为氨基活性硅烷偶联剂，包括但不限于：氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

在步骤2）中，所述丝裂霉素的浓度可为5-10mg/ml。

在步骤3）中，所述羧甲基壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖，其羧基取代度为70-90%，分子量范围为10000-50000g/mol；所述羧甲基壳聚糖浓度范围为10-200mg/ml；所述醋酸钠缓冲溶液的PH值范围5.5-6.5。

在步骤4）中，所述壳聚糖-丝裂霉素缀合物与插管表面连接的化学键为酰胺键。

在于步骤5）中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量范围为40000-60000g/mol；所述乙基纤维素的分子量为5000-20000g/mol。

上述的含丝裂霉素具有防瘢痕功能的T型气管插管，其中：所述壳聚糖-丝裂霉素缀合物是由丝裂霉素丁二酸酯与壳聚糖通过酰胺键偶联而成，具体结构式如下：

。

本发明将壳聚糖-丝裂霉素缀合物通过酰胺键连接于T型插管表面，再交联聚乙烯吡咯烷酮与乙基纤维素亲水材料，操作简单，安全无毒。另外，作为天然抗菌剂的壳聚糖与瘢痕抑制剂的丝裂霉素以化学键偶联的形式连接于气管插管表面，可在较长周期内缓慢释放，有效避免长期插管留置带来的细菌感染、瘢痕增生问题，尤其适用于气管插管长期植入体内的患者。

附图说明

图1是壳聚糖-丝裂霉素缀合物的核磁谱图。

图2是气管插管经过壳聚糖-丝裂霉素缀合物连接涂层及亲水材料交联涂层处理前后的气管T型插管的表面水接触角照片。

图3是在体外浸泡实验中各组插管中丝裂霉素的累计释放曲线。A组为壳聚糖-丝裂霉素缀合物连接涂层及亲水材料交联涂层处理的插管；B组为仅壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层处理的插管。

图4是在体外浸泡实验中各组插管表面的水接触角值变化曲线。A组为仅亲水材料交联涂层处理的插管； B组为壳聚糖-丝裂霉素缀合物连接涂层处理的插管；C组为仅壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层及亲水材料交联涂层处理的插管。

图5是在体外浸泡释放实验前后各组插管的水接触角变化照片（第0天、第30天）。A组为仅亲水材料交联涂层处理的插管； B组为仅壳聚糖-丝裂霉素缀合物连接涂层处理的插管；C组为壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层及亲水材料交联涂层处理的插管。

图6动物气管插管30天后的病理图片。A为壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层及亲水材料交联涂层处理的插管组；B为未处理的普通插管组。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子对本发明进行详细说明。

实施例一：精密称取0.1摩尔的丝裂霉素C和0.1摩尔的丁二酸酐，分别溶解在装有50ml的吡啶反应釜中，室温条件下反应12h，通过减压蒸馏除尽吡啶溶剂，得到暗白色沉淀物，即丁二酸修饰的丝裂霉素，去离子水反复清洗并冻干，制备得丝裂霉素丁二酸酯固体粉末。

实施例二：称取5g的O-羧甲基壳聚糖充分溶解于醋酸钠缓冲溶液（PH=6.5），加10mg的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，搅拌30min。再将等物质量的丝裂霉素丁二酸酯粉末加入到溶液中，搅拌至完全溶解，静置过夜。通过10KD透析膜进行24小时透析后，冻干收集得壳聚糖-丝裂霉素缀合物。丝裂霉素的核磁质谱中的甲基峰证实其与壳聚糖有效连接（图1），计算得连接率45.5％。

实施例三：称取5g的O-羧甲基壳聚糖充分溶解于醋酸钠缓冲溶液（PH=6.5），加10mg的N,N-二环己基碳二亚胺，搅拌30min。再将两倍物质量的丝裂霉素丁二酸酯粉末加入到溶液中，搅拌至完全溶解，静置过夜。通过10KD透析膜进行24小时透析，收集得壳聚糖-丝裂霉素缀合物。检测透析液中丝裂霉素含量，计算得连接率63.6％。

实施例四：将数只T型气管插管分别于50%乙醇溶液和去离子水中超声清洗，除去插管表面杂质异物。烘干浸没于硅烷偶联剂氨丙基三甲氧基硅烷溶液中，5min后以热风机烘干，如此反复3次，形成表面富含氨基的气管T型插管。

实施例五：将数只T型气管插管分别于50%乙醇溶液和去离子水中超声清洗，除去插管表面杂质异物。烘干浸没于硅烷偶联剂2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷溶液中，5min后以热风机烘干，如此反复3次，形成表面富含氨基的气管T型插管。

实施例六：将富含氨基的气管插管置于过量的醋酸-醋酸钠缓冲溶液（PH=6.5）中，并加入10mg的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐并搅拌30min，然后加入制得的壳聚糖-丝裂霉素缀合物至浓度1mg/ml，反应8小时后缓慢提拉出插管，以热风机烘干，获得连接壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层的气管T型插管。

实施例七：称取6g分子量40000g/mol的聚乙烯吡咯烷酮以及2g分子量40000g/mol乙基纤维素，分散于100ml的85%乙醇溶液中，超声分散至溶液完全澄明。将实施例六制得的连接壳聚糖-丝裂霉素缀合物涂层的气管T型插管浸泡于该溶液中，缓慢轻摇插管30min，取出后以热风机烘干，如此反复3次，形成涂覆壳聚糖-丝裂霉素缀合物连接涂层及高分子亲水涂层的气管T型插管，表面的水接触角实验验证其亲水性（图2）。

实施例八：将经过实例一至七处理后插管样品以及对照组各5只，分别浸泡于盛有500ml纯净水溶液中，在37℃条件下恒温振荡，在预定时间点（第0、5、10、15、20、25、30天）换液一次，并通过紫外分光光度法检测释放液中丝裂霉素的含量（检测波长：365nm），释放结果显示本发明的插管可缓慢释放丝裂霉素，其累计释放时间达30天以上（图3）。

实施例九：在实施例八中预定时间将各组的气管插管取出，干燥后测量插管表面的水接触角值。结果证实：在体外37℃浸泡条件下，本发明气管插管表面的接触角始终不超过30°，可见本发明的插管可以长期保持插管的亲水性（图4、图5）。

实施例十：将上述实施例八中实验终点的气管T型插管插管浸泡于盛有100ml纯净水溶液中，加入HAc-Na Ac缓冲体系是pH5.5，以及5ml茚三酮溶液后,加热煮沸后，发现插管表面溶液颜色变为紫色，该结果说明经过长期的留滞处理壳聚糖连接于插管表面。

实施例十一：取比格犬数只随机分为两组，分别麻醉后，经喉部切口插入普通T型气管插管或上述缓慢释放丝裂霉素的T型气管插管；待留置30天后麻醉取出，观测比格犬的气管插管部位的病理图片（图6），结果证实含丝裂霉素的气管插管可以缓慢释放出丝裂霉素，有效避免喉部瘢痕增生等炎症现象。

Claims

1.一种缓慢释放丝裂霉素具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于：该T型气管插管表面涂覆壳聚糖-丝裂霉素缀合物的连接涂层和亲水材料的交联涂层；

所述T型气管插管的制备流程包括以下几个步骤:

1)将超声清洗干净的T型气管插管，浸入于氨基活性硅烷偶联剂溶液中30min后烘干，反复数次，使插管表面涂布硅烷偶联剂；

2)将等质量的丝裂霉素C和丁二酸酐溶解在吡啶中，反应6小时后减压蒸馏，去掉吡啶，得灰色的丝裂霉素丁二酸酯沉淀物，反复清洗并冻干，制备得丝裂霉素丁二酸酯固体粉末；

3)取1物质量羧甲基壳聚糖溶解于醋酸钠缓冲溶液，加入少量1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐后静置30min；再将等物质量的丝裂霉素丁二酸酯粉末加入到溶液中，搅拌至完全溶解，静置过夜后10KD分子量透析24小时，制备得壳聚糖-丝裂霉素缀合物，所述羧甲基壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖，其羧基取代度为70-90％，分子量范围为10000-50000g/mol，化学反应式为：

4)将步骤1)涂布硅烷偶联剂的气管插管浸入于PH值为6.5的醋酸钠缓冲溶液中，加入N,N-二环己基碳二亚胺(DDC)，静置30min后取出；再加入步骤3)制得的壳聚糖-丝裂霉素缀合物，静置过夜使其连接到插管表面，所述壳聚糖-丝裂霉素缀合物与插管表面连接的化学键为酰胺键，去离子水清洗掉未连接的壳聚糖-丝裂霉素缀合物；

5)将步骤4)处理后的气管插管干燥处理4小时，浸没于50-80份聚乙烯吡咯烷酮与20-50份乙基纤维素的乙醇溶液中，浸泡过夜后以热风机烘干，制得一种可缓慢释放丝裂霉素具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管。

2.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于：所述壳聚糖-丝裂霉素缀合物是由丝裂霉素丁二酸酯与壳聚糖通过酰胺键偶联而成，具体结构式如下：

3.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤1)中，所述硅烷偶联剂具体为氨基活性硅烷偶联剂，包括：氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基-氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。

4.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤2)中，所述丝裂霉素的浓度为5-10mg/ml。

5.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤3)中，所述羧甲基壳聚糖浓度范围为10-200mg/ml。

6.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤3)中，所述醋酸钠缓冲溶液的PH值范围5.5-6.5。

7.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤5)中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量范围为40000-60000g/mol。

8.如权利要求1所述的具抗菌防瘢痕功能的T型气管插管，其特征在于步骤5)中，所述乙基纤维素的分子量为5000-20000g/mol。