CN109999217A - 一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明利用一种天然多酚‑普兰尼克凝胶，其由天然多酚化合物——单宁酸以及商业化的聚合物——聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物通过氢键作用形成三维凝胶结构,单宁酸结构中的大量锚根使得合成的凝胶具有良好的粘性，且单宁酸已被广泛证明具有清除氧自由基和抗氧化的特性，本发明提供其在组织损伤中的应用，其作为组织损伤处的封闭剂，特别是硬膜损伤。

Description

一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物 中的应用

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，尤其是涉及一种凝胶体系，具体涉及一种 天然多酚-普兰尼克凝胶药物制备中的应用。

背景技术

硬膜撕裂或缺损是神经外科和脊柱外科手术中经常遭遇的棘手问题。硬膜 损伤后的早期修复至关重要，因为硬膜开放所导致的脑脊液漏可能会引发一系 列的严重并发症，如局部创口愈合困难，硬膜外感染，蛛网膜炎，颅内感染甚 至死亡。目前临床上运用最广泛的修复硬膜的方法仍然是直接缝合。然而，硬 膜缝合不仅技术要求高，耗时，而且经常不能完全达到硬膜严密封闭的效果。 临床上也逐渐出现了具有组织粘合能力的硬膜封闭剂，用于直接粘合固定移植 的硬膜替代物或者加强硬膜缝合的密封性。然而目前已应用于临床的纤维蛋白 胶，粘合强度较弱，价格昂贵，制备繁琐，且可能存在病毒传播、过敏反应的 风险。而其他的一些化学合成凝胶则存在诸如体内吸水膨胀、神经毒性等缺陷。 因此临床对于性能或性价比更优化的硬膜封闭剂仍然存在需求。

另一方面，在需要行硬膜修复的脊柱外科手术中，急性脊髓损伤经常是更 需要关注的问题。急性脊髓损伤可导致严重肢体残疾，甚至死亡，给患者自身 及家庭都带来了沉重的经济负担和精神负担，已成为不可忽视的社会问题。目 前对脊髓损伤的治疗除了手术神经减压外，尚缺乏有效可靠的治疗手段。因此， 设计开发一种兼具神经保护、促进神经功能恢复和粘合封闭硬膜组织的多功能 凝胶，将具有十分重要的临床应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种天然多酚-普兰尼克 凝胶及其制备方法及其在药物制备中的新应用。

为实现上述目的，本发明提供一种天然多酚-普兰尼克凝胶，所述天然多酚 -普兰尼克凝胶由单宁酸和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物共聚形成共聚物，其 化学结构式为：

作为本发明的进一步改进，所述单宁酸和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物 的摩尔比为33.2:1。

作为本发明的进一步改进，所述单宁酸的数均分子量为500～5000Da。

作为本发明的进一步改进，所述聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的数均分 子量为1000～20000Da。

本发明还提供上述天然多酚-普兰尼克凝胶的制备方法，具体包括如下步 骤：

1)将单宁酸溶于双蒸水中，形成浓度为50％(w/w)单宁酸溶液；

2)将聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶于0-8摄氏度的双蒸水中，形成浓度 为20％(w/w)聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶液；

3)将步骤一和步骤二中的单宁酸溶液和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶 液混合震荡充分，两者体积比为1：0.2-5，然后离心去除上清，制备的到天然 多酚-普兰尼克凝胶。

本发明提供上述任一所述的天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织 损伤药物中的应用。

作为本发明的进一步改进，天然多酚-普兰尼克凝胶在用于封闭组织损伤药 物中的应用，所述组织损伤为硬膜损伤，所述硬膜损伤包括硬膜撕裂和硬膜缺 损，所述硬膜包括脑硬膜和脊柱硬膜。

作为本发明的进一步改进，天然多酚-普兰尼克凝胶在用于封闭组织损伤药 物中的应用，所述硬膜损伤治疗剂用于治疗硬膜损伤中的脊液渗漏。

作为本发明的进一步改进，天然多酚-普兰尼克凝胶在用于封闭组织损伤药 物中的应用，所述封闭组织缺损药物用于消除组织缺损处的氧自由基。

作为本发明的进一步改进，天然多酚-普兰尼克凝胶在用于封闭组织损伤药 物中的应用，所述封闭组织缺损药物用于恢复组织缺损处神经功能。

本发明提供上述任一所述的天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于介入封堵 药物中的应用。

本发明提供上述任一所述的天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于止血药物 中的应用。

本发明具有如下优点：本发明利用一种天然多酚化合物——单宁酸，以及 商业化的聚合物——聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物通过氢键作用形成三维凝 胶结构,单宁酸结构中的大量锚根使得合成的凝胶具有良好的粘性，且单宁酸具 有清除氧自由基和抗氧化的特性，可以阻断急性脊髓损伤后的继发性病理过程， 发挥神经保护的作用。

附图说明

图1为本发明实施例1合成天然多酚-普兰尼克凝胶的核磁氢谱；

图2为本发明实施例1合成天然多酚-普兰尼克凝胶的傅里叶变换红外光谱 表征图；

图3为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶的动态粘滞度检测结果；

图4为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶和纤维蛋白胶在体外猪硬脑膜组 织上的粘合强度结果示意图；

图5为水封性能测试装置的结构示意图；

图6为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶和纤维蛋白胶在体外猪硬脑膜组 织上的水封性能测试结果示意图；

图7(a)和(b)为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶和纤维蛋白胶在兔硬 脑膜损伤模型的单纯缝合模型的修复模型上性能对比图；

图8(a)和(b)为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶和纤维蛋白胶在兔硬 脑膜损伤模型的筋膜移植模型的修复模型上性能对比图；

图9为本发明天然多酚-普兰尼克凝胶和纤维蛋白胶在兔硬脑膜损伤模型的 筋膜移植模型的修复模型中促进硬膜组织愈合的性能的结果示意图；

图10为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶在治疗大鼠脊髓损伤模型中MDA 和SOD的含量变化,其中10(a)为MDA的含量变化，其中10(b)为SOD的含 量变化；

图11为本发明合成天然多酚-普兰尼克凝胶在治疗大鼠脊髓损伤模型对神 经功能恢复的作用效果图，其中11(a)为后肢运动功能评分结果示意图；其中11(b)为膀胱自主排尿功能评分结果示意图；其中11(c)为大鼠脊髓损伤模 型修复模型脊髓组织染色图像；其中11(d)为大鼠脊髓损伤模型修复模型脊髓 组织神经元细胞染色图像。

具体实施方式

下面将结合附图、实施例和效果例对本发明做进一步的详述，而非限制本 发明的范围。

申请文本中将单宁酸缩写简称命名为TA，将聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚 物缩写简称命名为PF127，天然多酚-普兰尼克凝胶缩写简称命名为TA-PF127 凝胶，下文出现的TA等同于单宁酸，PF127等同于聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共 聚物，TA-PF127凝胶等同于天然多酚-普兰尼克凝胶。

实施例1天然多酚-普兰尼克凝胶的制备

1)将单宁酸溶于双蒸水中，形成浓度为50％(w/w)单宁酸溶液；

2)将聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶于4摄氏度的双蒸水中，形成浓度为 20％(w/w)聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶液；

3)将步骤一和步骤二中的单宁酸溶液和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶 液混合震荡充分，两者体积比为1：1，然后离心去除上清，制备的到天然多酚- 普兰尼克凝胶。

实施例2天然多酚-普兰尼克凝胶的制备

1)将单宁酸溶于双蒸水中，形成浓度为50％(w/w)单宁酸溶液；

2)将聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶于4摄氏度的双蒸水中，形成浓度为 20％(w/w)聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶液；

3)将步骤一和步骤二中的单宁酸溶液和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶 液混合震荡充分，两者体积比为4：1，然后离心去除上清，制备的到天然多酚- 普兰尼克凝胶，通过核磁可以确定该产物即为同化学结构式中一致的天然多酚- 普兰尼克凝胶。

实施例3天然多酚-普兰尼克凝胶的制备

1)将单宁酸溶于双蒸水中，形成浓度为50％(w/w)单宁酸溶液；

2)将聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶于4摄氏度的双蒸水中，形成浓度为 20％(w/w)聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶液；

3)将步骤一和步骤二中的单宁酸溶液和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物溶 液混合震荡充分，两者体积比为1：4，然后离心去除上清，制备的到天然多酚- 普兰尼克凝胶，通过核磁可以确定该产物即为同化学结构式中一致的天然多酚- 普兰尼克凝胶。

以实施例1为例，通过核磁可以确定该产物即为同化学结构式中一致的天然 多酚-普兰尼克凝胶。

同时如图2所示，对TA-PF127凝胶进行傅里叶变换红外光谱表征，可以发 现在凝胶中TA的羰基峰值从1714cm^-1变化至1730cm^-1，而PF127碳氢键拉伸 的峰值从2892cm^-1变化至2919cm^-1，由此证明该凝胶产物中确实存在TA和 PF127之间的氢键结合。

效果例1 TA-PF127凝胶的动态粘滞度的测定

通过流变仪进行震荡剪切实验，本实验采用的流变仪为TA Instruments公 司的Discovery Hibrid Rheometer-3型号的流变仪，以纤维蛋白胶作为对比例， 其实验步骤如下：

分别将TA-PF127凝胶和纤维蛋白胶置于仪器的40mm的测试平板上进行测 试，并用硅油封闭防止蒸发，在37摄氏度，0.1％的张力环境下进行测量，角频 率的变化范围为0.1至100rad/s。结果如图3所示，其中G’代表弹性模量，G” 代表损耗模量，η*代表粘度，随着角频率从0.1变化至100rad/s，G’/G”小于1， 说明该凝胶具有粘性，而且随着频率的增加，G’和G”均增加，粘度(η*)下降， 说明凝胶具有高度的动态粘滞度，具有良好组织粘合潜能。

效果例2 TA-PF127凝胶的粘合强度和水封性能的测定

在体外采用猪硬脑膜组织进行组织粘合强度和水封性能测试，以纤维蛋白 胶作为对比例，其实验步骤如下：

组织粘合强度：将猪硬膜切片成1×3cm2，将200μl的TA-PF127凝胶或者 纤维蛋白胶置于切片一端，将另一硬膜切片一端与之覆盖重叠，接触面积约1 ×1cm2，将50g/cm2压强作用在接触面上30秒，然后静置3分钟。然后用弹 簧拉力器测量能使粘合的切片分离的最小拉力即定义为组织粘合强度。水封性 能检测：将猪硬膜修剪成圆形薄膜，组装在测试装置上，然后在膜上刺一个针 眼，分别用100μl的TA-PF127凝胶或Fibrin glue覆盖，3分钟后，逐渐增大水 压，然后记录能使膜表面发生液体渗漏的最小水压定义为水封性能，结果如图4 所示。

水封性能测试：将猪硬膜修剪成圆形薄膜，组装在水封性能测试装置上， 然后在膜上刺一个针眼，分别用100μl的TA-PF127凝胶或纤维蛋白胶覆盖，3 分钟后，逐渐增大水压，然后记录能使膜表面发生液体渗漏的最小水压定义为 水封性能，其水封性能测试装置的结构如图5所示，及测试结果如图6所示。

效果例3 TA-PF127凝胶在兔硬脑膜损伤模型的修复中，对脑脊液渗漏的性能测试

制备兔硬脑膜损伤模型，其制备过程为本领域内技术人员所公知常识，在 此不做累述，通过兔硬脑膜损伤模型的单纯缝合模型和为兔硬脑膜损伤模型的 筋膜移植模型，分别进行分析两种修复方式下TA-PF127凝胶在其应用中的修复 效果，兔硬脑膜损伤模型的单纯缝合模型和为兔硬脑膜损伤模型的筋膜移植模 型均进行分组设定实验组和参照组进行比对测试，其中兔硬脑膜损伤模型的单 纯缝合模型分组为：单纯缝合、在缝合后覆盖TA-PF127凝胶、在缝合后覆盖 纤维蛋白胶；兔硬脑膜损伤模型的筋膜移植模型分组：单纯筋膜移植、在筋膜 移植后覆盖TA-PF127凝胶、在筋膜移植后覆盖纤维蛋白胶。

对上述的兔硬脑膜损伤模型的单纯缝合模型分组和兔硬脑膜损伤模型的筋 膜移植模型分组进行脑脊液渗漏压力测试，其测试方法为：在兔硬脑膜损伤模 型小脑延髓池置管，检测颅内压，记为ICP，当脑硬膜损伤及修复完成后，逐渐 增加颅内压力，将能够导致硬膜表面脑脊液渗漏的最小ICP记为脑脊液渗漏压 力，为防止脑疝，ICP增加的最大压力为60cmH2O。

结果如图7-8所示，可以发现与纤维蛋白胶封闭和无材料封闭相比， TA-PF127封闭能明显承受更大的脑脊液压力而不出现脑脊液渗漏。通过组织切 片对筋膜移植后的组织愈合情况进行观察，其结果如图9所示，可以发现 TA-PF127封闭有效促进了移植筋膜与局部硬膜的组织连接和愈合。

效果例4验证TA-PF127凝胶在大鼠脊髓损伤模型修复应用中清除氧自由基的 作用

制备大鼠脊髓损伤模型，其制备过程为本领域内技术人员所公知常识，在 此不做累述，将大鼠脊髓损伤模型的修复模型分为两组：大鼠脊髓损伤模型通 过覆盖TA-PF127凝胶治疗组、大鼠脊髓损伤模型通过覆盖纤维蛋白胶治疗组； 另外设置实验对照组：大鼠脊髓损伤模型不做修复处理组，在附图中表示为SCI。 通过检测脊髓组织中氧自由基相关的超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA) 的含量，其检测中用到的采用SOD和MDA检测试剂盒，为南京建成生物工程 研究所提供的SOD和MDA检测试剂盒，其结果如图10所示，发现脊髓损伤后 局部使用TA-PF127凝胶在1周内均可显著降低局部脊髓组织中的MDA的含量， 而升高SOD的含量，从而反映出其对局部氧自由基的清除效能。在急性脊髓损 伤后，局部氧自由基升高是导致继发性神经损伤的重要原因，因此降低氧自由 基是控制继发性神经损伤病症的有效手段。

效果例5验证TA-PF127凝胶对脊髓损伤后神经组织的保护和神经功能的恢复 作用

同上述的效果例4中大鼠脊髓损伤模型修复的实验组和对照组设置，对实 验组和对照组的大鼠进行后肢运动功能以及膀胱自主排尿功能进行评估，其中 后肢运动功能采用Basso,Beattie,and Bresnahan评分方法进行评估，其中以0(完 全瘫痪)～21(正常)的21等级评价运动机能。手术后6周内每周评价后肢运动机 能，大鼠脊髓损伤模型脊髓损伤7天后开始观察到机能恢复，与6周后观察到 的对照组相比，具有显著的机能恢复效果(p＜0.05)。其中膀胱自主排尿功能采用 Liebscher评分方法进行评估，其结果如图11(a、b)所示，TA-PF127凝胶治疗 后的大鼠脊髓损伤模型后肢运动功能明显恢复的更好，膀胱自主排尿功能明显 恢复的更快，另外在损伤后5周的脊髓组织学观察中发现，凝胶治疗可以使脊髓组织在损伤后维持更好的完整性，其结果如图11(c)所示，且维持更多的神 经元细胞存活，其结果如图11(d)所示，实验结果表明TA-PF127凝胶相对纤 维蛋白胶对脊髓损伤后神经组织具有明显的保护作用和神经功能的恢复作用。

PF127结构中聚氧化丙烯链之间的疏水键使得TA-PF127凝胶具有良好的防 水性能，且我们的数据已证实凝胶具有极好的粘性和组织粘合能力，由于其具 有良好的细胞相容性，在其他组织上作为覆盖物、封堵物以及吻合粘合物均能 够发挥良好的效果，比如可以在血管介入封堵和组织创面止血方面发挥作用。

本发明中所述的纤维蛋白胶为医用纤维蛋白胶，其医用纤维蛋白胶为成熟 的医用材料，在正规厂家中其医用性能保持平均水平，因此不存在批次差异， 本发明效果例3-5中的动物模型，在试验过程中监控其基础体温，对照组与实验 组两者之间不存在差异，证明TA-PF127凝胶对动物模型的毒副作用小，并且 TA和PF127为FDA批准的安全化合物，其对人体的毒副作用已知，在安全性 能高。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实 施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于：所述天然多酚-普兰尼克凝胶由单宁酸和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物共聚形成共聚物，其化学结构式为：

2.根据权利要求1所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于，所述组织损伤为硬膜损伤，所述硬膜损伤包括硬膜撕裂和硬膜缺损，所述硬膜包括脑硬膜和脊柱硬膜。

3.根据权利要求2所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于，所述硬膜损伤治疗剂用于治疗硬膜损伤中的脊液渗漏。

4.根据权利要求1或2所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于，所述封闭组织缺损药物用于促进组织缺损处的组织愈合。

5.根据权利要求1或2所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于，所述封闭组织缺损药物用于消除组织缺损处的氧自由基。

6.根据权利要求1或2所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于封闭组织损伤药物中的应用，其特征在于，所述封闭组织缺损药物用于恢复组织缺损处神经功能。

7.根据权利要求1所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于介入封堵药物中的应用。

8.根据权利要求1所述的一种天然多酚-普兰尼克凝胶在制备用于止血药物中的应用。