CN108939141A - 一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料及制备方法与应用 - Google Patents

一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料及制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，是由体积比为1:1:(1～5)的黄芩苷溶液、白及胶胶液与羧甲基壳聚糖胶液制成，其中：黄芩苷溶液的浓度为100mg/mL，白及胶胶液的浓度为5％，羧甲基壳聚糖胶液的浓度为4％。本发明还公开了一种所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料在制备烧伤创面愈合药物中的应用。本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料具备良好的抗菌性、吸水性和透气性能，无皮肤刺激性，对烧伤创面有明显的促进愈合作用。

Description

一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料及制备方法 与应用
技术领域
本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料及其制备方法与应用。
背景技术
烧伤是日常生活中常见损伤，在战时烧伤的发生率亦不断增加。因此，对烧伤治疗的研究具有重要的社会和军事意义。烧伤创面治疗的关键在于抗感染和促进愈合。中医药在缓解创面疼痛、抗感染、促进创面愈合、减少瘢痕形成及增强免疫调理等方面展示出良好的治疗作用。然而，传统的中药剂型已经不能适应现代临床及战场环境的应用需求。因此，构建一种传统中药与现代制剂技术相结合的、兼具抗感染和促进创面组织再生双重效应的新型烧伤创面治疗材料具有重要意义。
黄芩是临床常用的治疗烧伤的中药之一，其主要药理活性成分为黄芩苷。黄芩苷具有邻二酚羟基结构，表现出显著的抗氧化活性，可通过清除羟自由基、烷自由基，减少皮肤损伤后的炎性反应。黄芩苷的抗菌谱较广，对绿脓杆菌、葡萄球菌、链球菌、肺炎双球菌、脑膜炎球菌等有均有明显抑制作用，并可抑制细菌耐药性的出现。其可通过激活雌二醇受体(ERRα)通路诱发血管内皮生长因子(VEGF)表达，促进血管生成。通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路抑制人增生性瘢痕组织成纤维细胞的增殖。
白及是临床常用的促进创面愈合的中药，白及的主要有效成分为白及胶多糖，是一种黏性多糖，由多种小分子的糖类聚合而成，无毒性和刺激性，无抗原性和致热原性，组织相容性好，是优良的天然高分子成膜材料。白及胶对溃疡、烧伤等创面具有良好的促进愈合作用和抗氧化作用。现代研究表明，白及胶能够促进表皮细胞生长因子(EGF)及表皮生长因子受体(EGFR)的表达，降低肿瘤坏死因子(TNF-α)的表达，达到促进组织愈合的作用。白及胶还能够调节JAK/STAT信号通路的JAK2表达水平，抑制肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)等下游炎症因子的释放，对氯化钴诱导人角质形成细胞(Human Keratinocytes，HKC)氧化应激和炎症损伤体外模型具有保护作用。
羧甲基壳聚糖是一种应用广泛的高分子成膜材料，由于其无毒性，具有良好的水溶性和生物相容性、生物降解性、高保湿能力及抗氧化性，在体外诊疗、创伤修复、基因治疗、食品技术等领域均有研究和应用。
中国专利文献CN104784743A公开了一种芳香抑菌的壳聚糖基伤口敷料的制备方法，该方法将茶树精油、薄荷醇、艾叶精油按一定比例混合制得天然芳香抑菌剂，并包覆于脂质体中获得芳香抑菌脂质体，再分散到壳聚糖-海藻酸钠-明胶溶液中，按一定程序进行冻干得到芳香抑菌的壳聚糖基伤口敷料。这个专利公开的伤口敷料是多孔结构，具备一定的缓释抗菌、止血性、吸水性和透气性能，但是其无促进创面愈合的作用及药物组成。
中国专利文献CN104436284A公开了一种装载胰岛素/丝素微球的丝素多孔材料及其制备方法，该方法采用同轴高压静电技术和冷冻干燥法制备出装载胰岛素的丝素微球，采用层层组装和冷冻干燥的方法制备载胰岛素/丝素微球的多孔材料，这个专利公开的载胰岛素/丝素微球的丝素多孔材料可刺激表皮细胞和内皮细胞迀移，促进创面愈合速度。然而，它却没有抑菌活性和抗感染作用，无法应对烧伤创面易感染的特点。
将传统中药结合现代医用敷料技术，使用白及胶和羧甲基壳聚糖作为高分子成膜材料制备用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，得到的多孔材料具有明显的抑菌活性和促创面愈合能力。
本发明的另一个目的是提供一种所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法。
本发明的再一个目的是提供一种所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料在制备烧伤创面愈合药物中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个方面提供了一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，是由体积比为1:1:(1～5)的黄芩苷溶液、白及胶胶液与羧甲基壳聚糖胶液制成，其中：黄芩苷溶液的浓度为100mg/mL，白及胶胶液的浓度为5％，羧甲基壳聚糖胶液的浓度为4％。
所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料是由体积比为1:1:3的黄芩苷溶液、白及胶胶液与羧甲基壳聚糖胶液制成。
所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其平均孔隙率为80～99％，平均吸水率为650～850％，平均透气率为60～70％。
所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其平均孔隙率为90.43％，平均吸水率为746％，平均透气率为66.67％。
本发明的第二个方面提供了一种所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，包括以下步骤：
按照所述配比将黄芩苷溶液、白及胶胶液、羧甲基壳聚糖胶混合，温度为40～85℃反应0.1～2h，充分交联至无气泡为止，将混合胶液滴加于24孔板中，每孔加液0.6mL，冷却至室温；将24孔板预冷冻，然后真空冷冻干燥，获得所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料。
所述预冷冻的温度为-10～-30℃，时间为1～48h。
所述预冷冻的温度为-20℃，时间为24h。
所述真空冷冻干燥的条件为：温度为-10～-40℃，压力为0.07～1.0mBar，时间为1～48h。
所述真空冷冻干燥的条件为：温度为-20℃，压力为1.0mBar，时间为12h。
本发明的第三个方面提供了一种所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料在制备烧伤创面愈合药物中的应用。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料具备良好的抗菌性、吸水性和透气性能，无皮肤刺激性，对烧伤创面有明显的促进愈合作用。
本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，将传统中药结合现代医用敷料技术，黄芩苷提供持续的抗炎和抑菌活性，并且白及胶具有良好的黏附性和促创面愈合的性能，对于烧伤创面有着良好的抗感染和促愈合作用。
本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，使用白及胶和羧甲基壳聚糖作为高分子成膜材料，白及胶起到交联剂的作用，无需使用化学交联剂，避免了化学交联剂的毒性和刺激性。
本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，具有海绵状多孔结构，质地柔软，吸水性、透气性好，无皮肤刺激性；湿润后黏附性强，对渗出较多的创面可以直接贴敷，吸收渗液后黏性增高，不易脱落，无需胶带固定，既增加了透气性，又防止胶带过敏。对渗出较少的创面，可先用生理盐水清洁、湿润创面后再贴敷复合多孔材料。这样的特性无论在艰苦战场环境下或是平时生活中，非常适应快速高效处理烧伤创面的需求。
本发明制备的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，采用白及胶和羧甲基壳聚糖作为高分子载体支架材料，除黄芩苷外，亦可载其它抗炎杀菌药物，用于烧伤以及其它难愈性创面的治疗。
附图说明
图1是实施例1制备的中药复合多孔支架材料的示意图。
图2是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 200X)。
图3是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 1000X)。
图4是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 3000X)。
图5是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 200X纵切面)。
图6是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的皮肤刺激性试验结果图。
图7是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的创面愈合率统计结果图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
中药复合多孔支架材料中白及胶与羧甲基壳聚糖的比例筛选
将白及饮片粉碎，加7倍量的蒸馏水浸泡12h，搅拌、过滤，滤液备用。药渣再用4倍量的水浸泡3次，每次浸泡6h，过滤。合并4次滤液，浓缩，相对密度为1.10(65℃)。冷却后加95％乙醇，使含醇量达70％，搅拌即析出大量絮状物，静置，真空抽滤至干，将沉淀物再加乙醇搅拌，静置，使之充分脱水(脱水3次)，抽滤至干，使乙醇挥发干净，置烘箱内低温烘干，稍研细，即得黄棕色干燥粉末状白及多糖，即白及胶。检测其纯度≥85％(彭锐.明胶/白芨胶载药多孔材料的研制及其对创面愈合的影响[D].华中科技大学,2005)。
称取前述白及胶粉末1.176g，加入18.824mL双蒸水中充分混合，置55℃水浴中，搅拌使之膨胀完全，静置后离心去沉淀，得到5％白及胶胶液。
称取2g羧甲基壳聚糖(上海春露生物化学有限公司)，加入双蒸水48mL中充分混合，搅拌使之完全溶解，得到4％羧甲基壳聚糖胶液。
称取2g黄芩苷(上海宝曼生物科技有限公司)，先加入15mL双蒸水溶解后充分搅拌，置于85℃水浴中，用1mol/L NaOH溶液调节PH值到7.5。再用双蒸水定容至20mL，得到100mg/mL黄芩苷溶液。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液9mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液1mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板1号孔中，加液1.5mL。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液5mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液1mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板2号孔中，加液1.5mL。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液3mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液1mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板3号孔中，加液1.5mL。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液1mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液1mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板4号孔中，加液1.5mL。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液1mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液3mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板5号孔中，加液1.5mL。
取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液1mL、浓度为5％的白及胶胶液1mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液5mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于6孔板6号孔中，加液1.5mL。
将6孔板冷却至室温后，置于-20℃冰箱中预冷冻24h。然后置于真空冷冻干燥机中，在-20℃、压力1.0mBar的条件下，冷冻干燥12h。
观察6孔板中制得多孔材料的质地、弹性、柔韧性、多孔结构等性状，如表1所示。
表1白及胶与羧甲基壳聚糖不同比例的多孔材料性状
如表1、图1所示，图1是实施例1制备的中药复合多孔支架材料的示意图。6种不同比例的白及胶与羧甲基壳聚糖制备的材料，都有多孔结构及较强的吸水性和湿润后的黏性。但当5％白及胶胶液：4％羧甲基壳聚糖胶液体积比为9:1、5:1、3:1时，制备的材料均存在较大的裂痕，质地干燥较硬且较脆，提示交联不充分，孔隙不均匀，材料底面可见大小不一的气泡。当体积比为1:1、1:3、1:5时，海绵状多孔结构的孔隙致密均匀，质地柔软，弹性好。5％白及胶胶液：4％羧甲基壳聚糖胶液体积比为1:3为最优化比例。
实施例2
一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法包括以下步骤：取浓度为100mg/mL的黄芩苷溶液10mL、浓度为5％的白及胶胶液10mL、浓度为4％的羧甲基壳聚糖胶液30mL，混合后置于55℃水浴中30min，充分交联，搅拌至无气泡为止。将交联反应后的混合胶液滴加于24孔板中，每孔加液0.6mL，冷却至室温。
将24孔板置于-20℃冰箱中预冷冻24h。然后置于真空冷冻干燥机中，在-20℃、压力1.0mBar的条件下，冷冻干燥12h，得到所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料。
实施例3
中药复合多孔支架材料的形态观察
取实施例2制备得到的中药复合多孔支架材料，置于粘有双面胶的样品板上，镀金后在扫描电镜下观察，得到中药复合多孔支架材料的形态图，如图2～5所示，图2是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 200X)；图3是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 1000X)；图4是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 3000X)；图5是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的扫描电子显微镜图(SEM 200X纵切面)。从图中可以看出，中药复合多孔支架材料的结构清晰，排列规则，空隙分布致密均匀，相互交联贯通。
实施例4
中药复合多孔支架材料的孔隙率测定
取实施例2制备的中药复合多孔支架材料5块，精密称重(W1)，并用游标卡尺精确测量其底面直径(d)、厚度(h)。用镊子夹取该中药复合多孔支架材料，将其浸入无水乙醇中至饱和，取出后称重(W2)。按以下公式，计算孔隙率，取5个样品的平均值(数据如表2所示)。
ρ无水乙醇＝0.79g/cm3；
孔隙体积：V孔＝(W2-W1)/ρ无水乙醇；
中药复合多孔支架材料表面体积：V＝1/4×πd2h；
孔隙率＝V孔/V×100％
经测定，中药复合多孔支架材料的平均孔隙率为90.43％。
表2中药复合多孔支架材料的孔隙率(％)
指标 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 平均值
孔隙率 85.43 82.48 99.00 93.45 91.77 90.43
实施例5
中药复合多孔支架材料的吸水率测定
取实施例2制备的中药复合多孔支架材料5块，精密称重(W1)，用镊子夹取该中药复合多孔支架材料，将其完全浸入去离子水中，取出后迅速精密称重(W2)。按以下公式，计算吸水率，取5个样品的平均值(数据如表3所示)。
吸水率＝吸水后多孔材料质量/吸水前多孔材料质量×100％＝W2/W1×100％
经测定，中药复合多孔支架材料的平均吸水率为746％。
表3中药复合多孔支架材料的吸水率(％)
指标 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 平均值
吸水率 654.72 849.07 792.42 690.42 743.87. 746.10
实施例6
中药复合多孔支架材料的透气率测定
取实施例2制备的中药复合多孔支架材料5块，在500mL细口瓶中加入200mL蒸馏水，用该中药复合多孔支架材料密封于瓶口，同时，以不封口为对照，分别称重(W1)，室温环境中放置，24h后再称重(W2)。按以下公式，计算透气率，取5个样品的平均值(数据如表4所示)。
透气率＝失水量/对照瓶失水量×100％＝(W1–W2)/(W对照1–W对照2)×100％
经测定，中药复合多孔支架材料的平均透气率为66.67％。
表4中药复合多孔支架材料的透气率(％)
指标 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 平均值
透气率 66.67 66.67 66.67 66.67 66.67 66.67
实施例7
中药复合多孔支架材料的皮肤刺激性试验
新西兰兔4只，雌雄各半，重量1.5±0.3kg，由海军军医大学动物实验中心提供。实验动物使用许可证：SCXK(沪)2018-0001。
新西兰兔背部脱毛(约100cm2)24h后，用无菌针头在脱毛区左侧划“#”字(只损伤角质层，不伤及皮下组织)，以表皮渗血为度。以实施例2制备的中药复合多孔支架材料贴敷破损皮肤，用无菌纱布覆盖固定。脱毛区右侧正常皮肤同法贴敷。皮肤于1h、24h、48h、72h四个时间点，对皮肤接触部位进行观察，有无红斑、水肿等皮肤刺激征象。如图6所示，图6是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的皮肤刺激性试验结果图。4只新西兰兔背部贴敷中药复合多孔支架材料的破损皮肤与正常皮肤在各个时间点均未出现红斑、水肿等不良反应，与未贴敷皮肤对照无差异。
实施例8
中药复合多孔支架材料对烧伤创面愈合作用
SD大鼠20只，雌雄各半，重量180±20g，由长海医院动物实验中心提供。实验动物使用许可证：SYXK(沪)2015-0017。
造模前大鼠背部脱毛，用2％戊巴比妥钠按0.2mL/100g体重腹腔注射麻醉，俯卧位固定，将100℃恒温水浴锅中加热30min的自制圆柱状铜质烙铁(底面直径14mm)迅速从水浴锅中取出，不施加压力，自身重力作用下接触皮肤8秒制作创面。完成每处创面后重新放回恒温水浴锅加热5min。造模后移出SPF清洁级动物实验中心，在普通环境中单笼饲养。造模24h后，随机处死1只大鼠，取烧伤创面组织和正常皮肤组织，福尔马林固定后，石蜡切片，HE染色，显微镜下观察组织学改变，证实为深Ⅱ度烧伤。
其余19只大鼠采用自身随机对照研究，每只大鼠的3处创面，随机分为3组并标记，分为生理盐水组、磺胺嘧啶银组、中药复合多孔支架材料组。在造模1天后根据分组分别外用相应的药物，每日创面换药1次。
造模后1天(即干预前)及干预后1、3、7天分别用游标卡尺测量每处创面长径和短径，计算创面面积及创面愈合率，创面完全上皮化的天数为创面愈合时间(数据如表5所示)。
创面面积＝1/4π×长径×短径；
创面愈合率＝(干预前创面面积－各时间点未愈合创面面积)/干预前创面面积×100％
如图7所示，图7是实施例2制备的中药复合多孔支架材料的创面愈合率统计结果图。干预1天后，四组愈合率无统计学差异(P＞0.05)；干预3天、7天后，中药复合多孔支架材料组的愈合率均明显优于同时间点生理盐水组和磺胺嘧啶银组，有统计学意义(P＜0.05)
表5创面愈合率(％)
组别 干预1d后 干预3d后 干预7d后
生理盐水组 3.57±8.74 12.92±12.26 35.34±12.75
磺胺嘧啶银组 3.05±9.18 10.57±8.52 28.34±16.02
中药复合多孔支架材料组 8.90±11.98 23.14±7.96* 42.82±8.13*
*中药复合多孔支架材料组愈合率明显高于同一时间点生理盐水组和磺胺嘧啶银组(P＜0.05)
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其特征在于：是由体积比为1:1:(1～5)的黄芩苷溶液、白及胶胶液与羧甲基壳聚糖胶液制成，其中：黄芩苷溶液的浓度为100mg/mL，白及胶胶液的浓度为5％，羧甲基壳聚糖胶液的浓度为4％。
2.根据权利要求1所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其特征在于：所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料是由体积比为1:1:3的黄芩苷溶液、白及胶胶液与羧甲基壳聚糖胶液制成。
3.根据权利要求1所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其特征在于：所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其平均孔隙率为80～99％，平均吸水率为650～850％，平均透气率为60～70％。
4.根据权利要求3所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其特征在于：所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料，其平均孔隙率为90.43％，平均吸水率为746％，平均透气率为66.67％。
5.一种权利要求1至4任一项所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按照所述配比将黄芩苷溶液、白及胶胶液、羧甲基壳聚糖胶混合，温度为40～85℃反应0.1～2h，充分交联至无气泡为止，将混合胶液滴加于24孔板中，每孔加液0.6mL，冷却至室温；将24孔板预冷冻，然后真空冷冻干燥，获得所述用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料。
6.根据权利要求5所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，其特征在于：所述预冷冻的温度为-10～-30℃，时间为1～48h。
7.根据权利要求6所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，其特征在于：所述预冷冻的温度为-20℃，时间为24h。
8.根据权利要求5所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，其特征在于：所述真空冷冻干燥的条件为：温度为-10～-40℃，压力为0.07～1.0mBar，时间为1～48h。
9.根据权利要求8所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料的制备方法，其特征在于：所述真空冷冻干燥的条件为：温度为-20℃，压力为1.0mBar，时间为12h。
10.一种权利要求1至4任一项所述的用于烧伤创面愈合的中药复合多孔支架材料在制备烧伤创面愈合药物中的应用。
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