CN107929232B - 一种多效抑菌杀菌修复凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其中包括ε‑聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆，三者的质量比为1：1～5：5～50；还包括由甘油和水组成的溶剂；所述修复凝胶的pH值为5.0～7.5。本发明同时提供了一种制备多效抑菌杀菌修复凝胶的方法，包括：(1)将卡波姆溶于水，搅拌后充分溶胀；(2)将ε‑聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐溶于甘油，调节pH值为7～7.5；(3)将前两步所得产物混合，持续搅拌，得凝胶状混合物；其中，ε‑聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆的质量比为1：1～5：5～50；(4)调节所述凝胶状混合物的pH值为5.0～7.5，即得。本发明提供的修复凝胶具有多效抑菌杀菌性，可有效修复创面，刺激性小，稳定性优异，具有广泛的市场应用价值。

Description

一种多效抑菌杀菌修复凝胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种多效抑菌杀菌修复凝胶及其制备方法。
背景技术
凝胶由于具有与天然细胞外基质相类似的特征，而被广泛用作生物医用材料。ε-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的天然多肽，与细胞外基质中的蛋白成分和功能类似，分子链上拥有众多侧氨基，可有效促进细胞粘附生长。此外，其易与聚阴离子发生强静电作用，对生物膜有良好穿透力，可用作某些药物载体，在医疗和制药方面拥应用前景广阔。壳聚糖是一种具有优良生物相容性、低毒性、生物可降解性的天然多糖，拥有得天独厚的物理性质(亲水性、功能性氨基酸基团和阳离子静电荷)，可模拟天然细胞外基质中的糖胺聚糖,在水凝胶中有巨大的应用前景，近年来受到了极大的关注。
专利文献CN102585303A公开了一种壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶，该壳聚糖/聚赖氨酸原位凝胶是由浓度为60mg/ml的巯基化壳聚糖溶液与浓度为40mg/ml的马来酰亚胺化聚赖氨酸溶液按照体积比(0.2～40)：1均匀混合,通过原位交联反应得到，原位凝胶中，巯基化壳聚糖占凝胶总质量的百分数为1～5.5％,马来酰亚胺化聚赖氨酸占凝胶总质量的百分数为0.1～3.2％。然而，该方案的凝胶需要通过化学反应形成，系统稳定性较差，且对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及霉菌等的综合抑制和杀灭作用较弱。
专利文献CN102885850A提供了一种治疗阴道炎的多孔凝胶颗粒剂及其制备方法，由下述重量比的原料构成：ε-聚赖氨酸15-30、壳聚糖25-40、羧甲基壳聚糖15-30、卡波姆10-20、玻璃酸钠5-10及低聚乳酸5-10。制备方法为：①取卡波姆溶解后得到溶液；②取壳聚糖粉末溶解后得到壳聚糖溶液；③取ε-聚赖氨酸、羧甲基壳聚糖及玻璃酸钠加入到壳聚糖溶液中得到混合溶液；④取低聚乳酸溶于等量的二氯甲烷中得到均匀分散液体；⑤将聚乙二醇二甲醚-2000制孔剂加入到分散液体中得到含制孔剂的溶液；⑥取环己烷和司班80制成混合液，再将含制孔剂的溶液加入到混合液中；⑦交联反应；⑧得到粉状多孔凝胶颗粒剂。然而，该方案提供的产物在长效稳定性方面并不理想，且皮肤刺激性较强。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多效抑菌杀菌性好、创面修复性能佳、皮肤刺激性小、稳定性优异的修复凝胶。
具体而言，本发明提供的凝胶中包括ε-聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆，三者的质量比为1：1～5：5～50。
为了进一步发挥三者的协同作用，本发明优选三者的质量比为1：2～5：7.5～40，更优选三者的质量比为1：2～2.5：7.5～10。
本发明采用的ε-聚赖氨酸的质均分子量为3000～5500。本发明采用壳聚糖季铵盐，与常规的壳聚糖相比，所述壳聚糖季铵盐是在壳聚糖的氨基上接入季铵基团得到一种壳聚糖衍生物，季铵化的壳聚糖溶解性好，而且具有季铵盐的典型性质，如抗菌性和吸湿性，并且可以与聚赖氨酸溶液形成稳定互溶的溶液。本发明采用壳聚糖季铵盐具有与聚赖氨酸相一致的阳离子氨基结构作为杀菌成分包裹在细菌细胞膜上抑制和杀灭细菌，具有协同作用。采用卡波姆以适当比例与所述ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐合用，可以在提高杀菌、修复效果的同时，降低产物的皮肤刺激性，从而提高使用时的舒适性。
为了确保上述成分能够充分溶解以形成稳定凝胶，本发明提供的凝胶中还包括由甘油和水组成的适量的溶剂。所溶剂优选由甘油和水以体积比1～3：5组成。
在实际应用时，可将ε-聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆分别溶于不同的溶剂再混合。作为本发明的一种优选方案，可将卡波姆溶于水、优选以浓度2～5％溶于水，然后溶胀；将ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐溶于甘油，优选ε-聚赖氨酸在甘油中的浓度为0.5～5％，壳聚糖季铵盐在甘油中的浓度为1～8％；然后将溶胀的卡波莫水溶液以及溶解ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐的甘油溶液混合，即可。
本发明提供的凝胶中还包括pH值调节剂，使凝胶的最终pH值为5.0～7.5、优选为5.5～6.5，更优选为6.1～6.2，从而确保所得凝胶在具有优异杀菌、修复效果的同时具有良好的稳定性。为了与凝胶中的有效成分协同发挥作用并进一步提高凝胶的稳定性，本发明优选用于调节pH值的碱为三乙醇胺或氢氧化钠，用于调节pH值的酸为柠檬酸或醋酸，优先选择三乙醇胺和柠檬酸的组合，在实际制备凝胶时，pH值调节剂以适当的浓度和用量加入以达到目标pH值。本发明优选使用三乙醇胺和柠檬酸形成其在卡波姆溶液中的分散体系，有助于形成稳定的凝胶剂，从而达到有效的治疗效果。
作为本发明的一种优选方案，所述凝胶包括如下成分：ε-聚赖氨酸1份，壳聚糖季铵盐2～5份，卡波姆7.5～40份，甘油10～20份以及水25～50份，以及用于将凝胶pH值调节至5.5～6.5的三乙醇胺和柠檬酸水溶液。
作为本发明的一种更加优选的方案，所述凝胶包括如下成分：ε-聚赖氨酸1份，壳聚糖季铵盐2～2.5份，卡波姆7.5～10份，甘油10～15份以及水25～30份，以及用于将凝胶pH值调节至5.5～6.5的三乙醇胺和柠檬酸水溶液。
本发明同时提供了一种多效抑菌杀菌修复凝胶的制备方法，该方法以特定的顺序和比例将原料进行混合，以确保其具有良好的杀菌、修复性能以及优异的稳定性。具体而言，本发明提供的方法包括如下步骤：
(1)将卡波姆溶于水，搅拌后充分溶胀；
(2)将ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐溶于甘油，调节pH值为7～7.5；
(3)将步骤(1)、(2)所得产物混合，持续搅拌，得凝胶状混合物；其中，ε-聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆的质量比为1：1～5：5～50；
(4)调节步骤(3)所得凝胶状混合物的pH值为5.0～7.5，优选为5.5～6.5，更优选为6.1～6.2，即得修复凝胶。
本发明中采用ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐直接在甘油中共混，无需发生化学反应即可形成凝胶，具有非常好的系统稳定性。
为了确保制备所得的凝胶更为均一、稳定，本发明优选所述步骤(1)中，将卡波姆以浓度2～5％溶于水；所述步骤(2)中ε-聚赖氨酸在甘油中的浓度为0.5～5％，壳聚糖季铵盐在甘油中的浓度为1～8％。
为了进一步发挥ε-聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆的协同作用，本发明优选三者的质量比为1：2～5：7.5～40，更优选三者的质量比为1：2～2.5：7.5～10。
本发明提供的方法在调节pH值时，步骤(2)中用于调节pH值的试剂可选用三乙醇胺或氢氧化钠；步骤(4)中用于调节pH值的试剂可选用柠檬酸水溶液或醋酸。本发明优先选择三乙醇胺和柠檬酸的组合，将这两种试剂用于制备凝胶时，与ε-聚赖氨酸，壳聚糖季铵盐以及卡波姆充分混合后，更有助于形成性质稳定的凝胶剂，从而达到有效的治疗效果。
本发明提供的修复凝胶具有多效抑菌杀菌性，可有效修复创面，刺激性小，稳定性优异，可用于制备创面修复、防治创伤后感染、或防治妇科疾病药物，效果优异，具有广泛的市场应用价值。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供了一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其组成为：ε-聚赖氨酸0.2g，壳聚糖季铵盐0.4g，卡波姆1.5g，甘油20ml，10％一水柠檬酸水溶液8ml，三乙醇胺3ml，水50ml；所述修复凝胶的pH值为6.1。
实施例2
本实施例提供了一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其组成为：ε-聚赖氨酸0.2g，壳聚糖季铵盐0.5g，卡波姆2g，甘油20ml，10％一水柠檬酸水溶液8ml，三乙醇胺3.5ml，水50ml；所述修复凝胶的pH值为6.1。
实施例3
本实施例提供了一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其组成为：ε-聚赖氨酸0.1g，壳聚糖季铵盐0.5g，卡波姆1g，甘油20ml，10％一水柠檬酸水溶液8ml，三乙醇胺2.6ml，水50ml；所述修复凝胶的pH值为6.1。
实施例4
本实施例提供了一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其组成为：ε-聚赖氨酸0.1g，壳聚糖季铵盐0.5g，卡波姆4g，甘油20ml，10％一水柠檬酸水溶液8ml，三乙醇胺4ml，水50ml；所述修复凝胶的pH值为6.1。
实施例5
与实施例1相比，区别仅在于：调整所述10％一水柠檬酸水溶液的用量使所述修复凝胶的pH值为6.0。
实施例6
与实施例1相比，区别仅在于：调整所述10％一水柠檬酸水溶液的用量使所述修复凝胶的pH值为6.5。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于：用羧甲基壳聚糖代替卡波姆。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于：所述修复凝胶的pH值为7.0。
实施例7
本实施例提供了实施例1所述多效抑菌杀菌修复凝胶的制备方法，具体为：
(1)将1.5g卡波姆加入50ml水中，搅拌，放置使其充分溶胀；
(2)将0.4g壳聚糖季铵盐、0.2gε-聚赖氨酸加入20ml甘油中，充分搅拌后，加入三乙醇胺调节pH值为7.1；
(3)将步骤(1)中充分溶胀的卡波姆加入步骤(2)所得产物中，持续搅拌，得凝胶状混合物；
(4)将浓度为10％的一水柠檬酸水溶液滴加入上述凝胶状混合物，边加入边持续搅拌，得pH值为6.1的修复凝胶。
实施例2～6提供的凝胶均可采用上述方法、经调整各组分具体用量后制备得到。
实施例8
与实施例7相比，区别仅在于：所述步骤(2)中，加入三乙醇胺调节pH值为7.5。
对比例3
与实施例7相比，区别仅在于：步骤(1)中用羧甲基壳聚糖代替卡波姆。
对比例4
与实施例7相比，区别仅在于：所述步骤(2)中用水代替甘油。
对比例5
与实施例7相比，区别仅在于：所述步骤(2)省略“加入三乙醇胺调节pH值为7.1”的步骤。
对比例6
与实施例7相比，区别仅在于：所述步骤(3)得到得pH值为7.0的修复凝胶。
实验例1：最小抑菌浓度实验
取实施例1～6、对比例1～2以及对照1、2提供的抑菌凝胶各2ml，分别加入平皿内。将在45℃～50℃水浴中的双倍MH琼脂10ml，加进平皿内，边加边摇晃平板搅拌，使抑菌液和培养基充分混匀。用加样器取2μl(含菌量约为107cfu/ml)菌悬液点种于含抑菌液培养基的平皿，接种后所形成的菌液圈直径约5mm～8mm(每个点菌量约为104cfu)。以同样方法接种不含抗(抑)菌成分的MH琼脂平板，作为阳性对照。将接种后的平板放置35℃培养箱中，倒置培养18h～24h，观察结果。评判时：菌落生长被完全抑制说明具有抑菌性；单一菌落生长可忽略不计。
以凝胶中所含的聚赖氨酸计，各实施例和对比例的最小抑菌浓度实验结果如表1所示(其中，对照1为与实施例1相比仅去除聚赖氨酸成分的凝胶；对照2为聚赖氨酸粉末)。
表1：最小抑菌浓度(mg/L)
Figure BDA0001476148040000071
Figure BDA0001476148040000081
实验例2：抑菌性实验
供试品溶液的制备：将实施例1～6、对比例1～2以及对照1、2提供的凝胶各组凝胶试样分别采用10倍纯化水稀释，得供试品溶液。
取培养皿，注入融化的胰酪大豆胨琼脂培养基15-20ml，使在碟底内均匀摊布，放置水平台上使凝固，作为底层。取金黄色葡萄球菌(CMCC 26003)斜面培养物，(用无菌0.9％氯化钠溶液将菌台洗下)，备用。将约50℃的胰酪大豆胨琼脂培养基内加入菌悬液，每10-15ml加入0.5％-1.5％(ml/ml)的菌悬液300μl混匀，注入已铺制底层的培养基中，放置水平台上使凝固。冷却后，在每个培养基上等距离均匀放置钢管(内径6-8mm，壁厚1-2mm，管高10-15mm的不锈钢管，表面应光滑平整)，于不同的钢管中依次滴加实施例1～6以及对比例1～2提供的供试品溶液各200μl。
实验结果如表2所示(其中，对照1为与实施例1相比仅去除聚赖氨酸成分的凝胶；对照2为浓度为0.5％的聚赖氨酸水溶液)。
表2：抑菌圈大小(mm)
Figure BDA0001476148040000082
Figure BDA0001476148040000091
实验例3：创面修复效果实验
取20只小鼠，随机分为10组，每组2只；在小鼠背部以脊柱为中心取两个对称部位，剃毛后用碘酒消毒，用100目砂纸将皮肤表面打磨出皮肤表层受损并渗血状态，每天早晚两次涂抹实施例1～6、对比例1～2以及对照1、2提供的凝胶，观察对皮肤微创面的修复效果。
结果如表3所示(其中，对照1为与实施例1相比仅去除聚赖氨酸成分的凝胶；对照2为浓度为1％的聚赖氨酸水溶液)。
表3：创面修复效果
Figure BDA0001476148040000092
Figure BDA0001476148040000101
实验例4：皮肤刺激实验
取20只小鼠，随机分为10组，每组2只；实验前24h将小鼠背部脊椎两侧毛减掉，去毛范围左右给5cm×5cm，一侧用于实验，一侧用于空白对照，使用温水清洗皮肤，皮肤在湿润状态下(清洗后不擦干)将实施例1～6、对比例1～2以及对照1、2提供的修复凝胶涂覆于一侧测试皮肤上，另一侧空白对照涂覆甘油和水以体积比2:5组成的空白溶液，1小时后清洗掉，按上述方法分别连续涂覆1天、5天、10天，记录实验结果。
结果如表4所示(其中，对照1为与实施例1相比仅去除聚赖氨酸成分的凝胶；对照2为浓度为1％的聚赖氨酸水溶液)。
表4：皮肤刺激实验结果
Figure BDA0001476148040000102
Figure BDA0001476148040000111
实验例5：稳定性实验
将实施例7、8、对比例3～6以及对照1、2提供的凝胶放入密封塑料瓶中，在温度为50℃湿度为95％的恒温恒湿老化箱总保存3个月，每个月观察各组的外观并检测相关稳定值(即pH值)。
结果如表5所示(其中，对照1为与实施例7相比步骤(2)不使用聚赖氨酸成分的凝胶；对照2为浓度为5％的聚赖氨酸水溶液)。
表5：凝胶稳定性
Figure BDA0001476148040000112
Figure BDA0001476148040000121
综合以上实验结果可知，本发明提供的修复凝胶具有效抑菌杀菌效果，可以有效修复创面，且皮肤刺激性小。同时，本发明提供的修复凝胶具有良好的稳定性。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种多效抑菌杀菌修复凝胶，其特征在于，包括如下成分按重量份组成：ε-聚赖氨酸1份，壳聚糖季铵盐2～2.5份，卡波姆7.5～10份，甘油10～15份，水25～30份，以及用于调节pH值的三乙醇胺和柠檬酸水溶液；
所述多效抑菌杀菌修复凝胶通过下述方法获得：
(1)将卡波姆以质量浓度2～5％溶于水；
(2)将ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐溶于甘油，调节pH值为7～7.5；ε-聚赖氨酸在甘油中的质量浓度为0.5～5％，壳聚糖季铵盐在甘油中的质量浓度为1～8％；
(3)将步骤(1)、(2)所得产物混合，持续搅拌，得凝胶状混合物；
(4)调节步骤(3)所得凝胶状混合物的pH值至6.1～6.2，即得修复凝胶。
2.一种制备权利要求1所述多效抑菌杀菌修复凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将卡波姆以质量浓度2～5％溶于水；
(2)将ε-聚赖氨酸和壳聚糖季铵盐溶于甘油，调节pH值为7～7.5；ε-聚赖氨酸在甘油中的质量浓度为0.5～5％，壳聚糖季铵盐在甘油中的质量浓度为1～8％；
(3)将步骤(1)、(2)所得产物混合，持续搅拌，得凝胶状混合物；
(4)调节步骤(3)所得凝胶状混合物的pH值至6.1～6.2，即得修复凝胶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中用于调节pH值的试剂为三乙醇胺，步骤(4)中用于调节pH值的试剂为柠檬酸水溶液。
4.权利要求1所述修复凝胶或权利要求2或3所述方法制备而成的修复凝胶在制备创面修复、防治创伤后感染、或防治妇科疾病药物中的应用。
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