CN110124097A - 一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料。本发明从改善细菌纤维素的结构出发，使其在保持优异生物相容性的同时，提高药物缓释效率和生物利用度，并通过化学改性的方法赋予其药物缓释特性及pH值响应的性能；本发明流程简单，易于实现工业化，适于推广使用。

Description

一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法
技术领域
本发明属于医用敷料技术领域，具体涉及一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法。
背景技术
皮肤是人体最大的器官，是阻止微生物入侵和维持体内环境稳定的天然屏障，因包覆在人体表面容易受到创伤、烧烫伤、糖尿病变等损伤，若被微生物感染则导致皮肤溃烂、坏死。
使用敷料覆盖伤口可以使机体免受到更大的损伤，棉花、纱布和绷带等是传统临床上使用的主要敷料，这类敷料被渗出液浸透后容易感染，且容易与伤口黏连，换药量也大。随后的湿性创面理论开启了现代敷料研究，研究人员也相继开发出薄膜类，液体类、泡沫类、喷雾类、水胶体类和海藻酸盐类等敷料；而细菌纤维素敷料就是其中一种。
传统的给药方式，因药物进入伤口后只能短时间的维持在有效浓度区间，所以需要频繁给药，导致伤口药物浓度高低波动较大，而且由于过于频繁给药，容易因换药造成二次损伤，实施起来困难较大，因此，实现药物以合适的浓度长效持续稳定地释放出来，成为新型药物传输系统的根本所在。
申请号2012105754909的中国专利申请公开了一种三明治结构的细菌纤维素缓释载体材料及其制备方法，通过菌种扩培、静置培养以及后处理等步骤制备三明治结构的细菌纤维素缓释载体材料；该方法改进了夹心法制备细菌纤维素缓释载体，大幅度提高了缓释的效率，但制备的效率较低。
申请号CN2013101334791的中国专利申请公开了一种细菌纤维素的制备方法，将聚合物溶解于有机溶剂中制成油相溶液，水溶性聚合物与功能药物混合制成水相溶液，将两种溶液混合，得到均匀的油包水型（W/O）静电纺丝乳液，然后利用静电纺丝法将乳液负载于细菌纤维素膜片上，制备细菌纤维素缓释敷料。次方法大幅度提高了缓释的效率，但油包水体系应用有限。
发明内容
针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法。本发明从改善细菌纤维素的结构出发，使其在保持优异生物相容性的同时，提高药物缓释效率和生物利用度，并通过化学改性的方法赋予其药物缓释特性及pH值响应的性能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料。
作为本申请的优选技术方案，包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将木醋杆菌接种到液体种子培养基中培养，再按照2~10 %的接种量移至灭菌处理的发酵培养基中振荡培养5-7 d；使用氢氧化钠溶液处理，再洗涤，干燥，得细菌纤维素；
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：以乙醇胺盐酸盐、甲基丙烯酰氯为原料，合成甲基丙烯酰乙醇胺单体，再利用RAFT反应制备聚甲基丙烯酰乙醇胺；
（3）接枝反应：称取步骤（1）所得细菌纤维素、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺，溶于pH 5.4~5.6的MES缓冲液，调节pH在7.5~8.5，再加入步骤（2）所得聚甲基丙烯酰乙醇胺，微波条件下反应0.5~2 h，反应液离心除沉淀后，透析，冻干，得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺；
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将1~10 wt%的药物溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24 h，再冷冻干燥，即得。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（1）中，振荡培养温度为28±2℃。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（2）中，甲基丙烯酰乙醇胺的合成具体步骤为：称取乙醇胺盐酸盐与对苯二酚混合，70~80 ℃下加入甲基丙烯酰氯，反应2 h。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（2），聚甲基丙烯酰乙醇胺的合成具体步骤为：按摩尔比50~200:1:0.2称取甲基丙烯酰乙醇胺、偶氮二异丁腈和4-氰基戊酸二硫代苯甲酸，并溶于N,N-二甲基甲酰胺，70~80 ℃氮气保护下反应24 h。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（3）中，细菌纤维素与聚甲基丙烯酰乙醇胺的质量比10~20:4~5，细菌纤维素、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:1.25~3:0.2~1.5。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（1）中，所述药物为盐酸四环素、凝血因子或布洛芬的任意一种。
有益效果
本发明提供的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：从改善细菌纤维素的结构出发，使其在保持优异生物相容性的同时，提高药物缓释效率和生物利用度，并通过化学改性的方法赋予其药物缓释特性及pH值响应的性能。
附图说明
图1为实施例2在不同pH值下功能化缓释体系对药物的释放曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。
材料：
（1）实验所用菌株：
实验室自备菌种-木醋杆菌（Acetobacter Xylinum）；
（2）培养基
木醋杆菌种子培养基：葡萄糖20 g/L，酵母膏5 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，七水合硫酸镁15 g/L，pH 为6.8，高温高压121 ℃ 灭菌20 min，冷却到室温后加无水乙醇至20 mL/L。
木醋杆菌发酵培养基：葡萄糖20 g/L，酵母膏5 g/L，磷酸二氢钾1 g/L，七水合硫酸镁15 g/L，pH 为6.8，高温高压121℃ 灭菌20 min，冷却到室温后加无水乙醇至20 mL/L。
实施例1：
一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料；制备方法包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将活化后的木醋杆菌接入种子培养基培养，再按照2%的接种量接入发酵培养基中，放置在30 ℃的恒温培养箱中，静置培养7 d；将培养得到的细菌纤维素膜取出，冲洗掉表面的培养基和杂质后，浸泡在60 ℃的0.5 mol/L的NaOH溶液中，保温处理0.5 h，取出后用去离子水反复冲洗至中性；
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：
将2 g干燥的乙醇胺盐酸盐与60 mg对苯二酚混合，置于50 mL圆底烧瓶中，80 ℃加热搅拌状态下，滴入4 mL甲基丙烯酰氯，70~80 ℃冷凝回流搅拌反应2 h；向溶化的产物加入6mL四氢呋喃溶解，使用200 mL乙醚8000 r/min沉淀离心；沉淀用乙醚洗三次，真空干燥得到甲基丙烯酰乙醇胺单体。
将1332 mg甲基丙烯酰乙醇胺、8.48 mg AIBN、1.6 mg 4-氰基戊酸二硫代苯甲酸溶于10 mL 无水DMF，加入聚合管。聚合管使用液氮冷却，抽真空后解冻，置换高纯氮气，重复三次。聚合管70-80 ℃油浴搅拌反应24 h后，使用100 mL乙醇沉淀，再使用乙醇洗三次，将沉淀出的聚合物真空干燥。
（3）接枝反应：取200 mg混合细菌纤维素、47 mg NHS与257 mg EDC溶于50 mL pH5.5 MES缓冲液，室温下搅拌30 min。使用三乙胺调节pH到8，再加入50 mg聚甲基丙烯酰乙醇胺，室温搅拌反应8h。反应液离心除去沉淀，透析袋透析，冻干得到细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺。
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将1 wt%的盐酸四环素溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24 h，再-40 ℃冷冻干燥，即得。
实施例2：
一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料；制备方法包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将活化后的木醋杆菌接入种子培养基培养，再按照8%的接种量接入发酵培养基中，放置在28 ℃的恒温培养箱中，静置培养5 d；将培养得到的细菌纤维素膜取出，冲洗掉表面的培养基和杂质后，浸泡在80 ℃的0.5 mol/L的NaOH溶液中，保温处理1 h，取出后用去离子水反复冲洗至中性。
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：
将2 g干燥的乙醇胺盐酸盐与60 mg对苯二酚混合，置于50 mL圆底烧瓶中，80 ℃加热搅拌状态下，滴入4 mL甲基丙烯酰氯，70~80 ℃冷凝回流搅拌反应2 h；向溶化的产物加入6mL四氢呋喃溶解，使用200 mL乙醚8000 r/min沉淀离心；沉淀用乙醚洗三次，真空干燥得到甲基丙烯酰乙醇胺单体。
将1332 mg甲基丙烯酰乙醇胺、8.48 mg AIBN、1.6 mg 4-氰基戊酸二硫代苯甲酸溶于10 mL 无水DMF，加入聚合管。聚合管使用液氮冷却，抽真空后解冻，置换高纯氮气，重复三次。聚合管70-80 ℃油浴搅拌反应24 h后，使用100 mL乙醇沉淀，再使用乙醇洗三次，将沉淀出的聚合物真空干燥。
（3）接枝反应：取200 mg混合细菌纤维素、47 mg NHS与257 mg EDC溶于50 mL pH5.5 MES缓冲液，室温下搅拌30 min。使用三乙胺调节pH到8，再加入50 mg聚甲基丙烯酰乙醇胺，室温搅拌反应8h。反应液离心除去沉淀，透析袋透析，冻干得到细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺。
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将4 wt%的凝血因子溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24h，再冷冻干燥，即得。
实施例3：
一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料；制备方法包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将活化后的木醋杆菌接入种子培养基培养，再按照5%的接种量接入发酵培养基中，放置在32 ℃的恒温培养箱中，静置培养6 d；将培养得到的细菌纤维素膜取出，冲洗掉表面的培养基和杂质后，浸泡在70 ℃的1 mol/L的NaOH溶液中，保温处理0.5h，取出后用去离子水反复冲洗至中性。
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：
将2 g干燥的乙醇胺盐酸盐与60 mg对苯二酚混合，置于50 mL圆底烧瓶中，80 ℃加热搅拌状态下，滴入4 mL甲基丙烯酰氯，70~80 ℃冷凝回流搅拌反应2 h；向溶化的产物加入6mL四氢呋喃溶解，使用200 mL乙醚8000 r/min沉淀离心；沉淀用乙醚洗三次，真空干燥得到甲基丙烯酰乙醇胺单体。
将1332 mg甲基丙烯酰乙醇胺、8.48 mg AIBN、1.6 mg 4-氰基戊酸二硫代苯甲酸溶于10 mL 无水DMF，加入聚合管。聚合管使用液氮冷却，抽真空后解冻，置换高纯氮气，重复三次。聚合管70-80 ℃油浴搅拌反应24 h后，使用100 mL乙醇沉淀，再使用乙醇洗三次，将沉淀出的聚合物真空干燥。
（3）接枝反应：取200 mg混合细菌纤维素、47 mg NHS与257 mg EDC溶于50 mL pH5.5 MES缓冲液，室温下搅拌30 min。使用三乙胺调节pH到8，再加入50 mg聚甲基丙烯酰乙醇胺，室温搅拌反应8h。反应液离心除去沉淀，透析袋透析，冻干得到细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺。
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将5 wt%的布洛芬溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24h，再冷冻干燥，即得。
实施例4：
一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料；制备方法包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将活化后的木醋杆菌接入种子培养基培养，再按照10%的接种量接入发酵培养基中，放置在28 ℃的恒温培养箱中，静置培养1-2周；将培养得到的细菌纤维素膜取出，冲洗掉表面的培养基和杂质后，浸泡在80 ℃的0. 5 mol/L的NaOH溶液中，保温处理1 h，取出后用去离子水反复冲洗至中性。
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：
将2 g干燥的乙醇胺盐酸盐与60 mg对苯二酚混合，置于50 mL圆底烧瓶中，80 ℃加热搅拌状态下，滴入4 mL甲基丙烯酰氯，70~80 ℃冷凝回流搅拌反应2 h；向溶化的产物加入6mL四氢呋喃溶解，使用200 mL乙醚8000 r/min沉淀离心；沉淀用乙醚洗三次，真空干燥得到甲基丙烯酰乙醇胺单体。
将1332 mg甲基丙烯酰乙醇胺、8.48 mg AIBN、1.6 mg 4-氰基戊酸二硫代苯甲酸溶于10 mL 无水DMF，加入聚合管。聚合管使用液氮冷却，抽真空后解冻，置换高纯氮气，重复三次。聚合管70-80 ℃油浴搅拌反应24 h后，使用100 mL乙醇沉淀，再使用乙醇洗三次，将沉淀出的聚合物真空干燥。
（3）接枝反应：取200 mg混合细菌纤维素、47 mg NHS与257 mg EDC溶于50 mL pH5.5 MES缓冲液，室温下搅拌30 min。使用三乙胺调节pH到8，再加入50 mg聚甲基丙烯酰乙醇胺，室温搅拌反应8h。反应液离心除去沉淀，透析袋透析，冻干得到细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺。
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将10 wt%的布洛芬溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24h，再冷冻干燥，即得。
发明人针对实施例2研究了不同pH值下功能化缓释体系对药物的释放曲线，如图1所示，本申请的细菌纤维素缓释敷料对pH具有依赖性。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims (7)

1.一种细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，以细菌纤维素为基体，接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺形成复合水凝胶，再采用浸渍法使药物载入复合水凝胶中，冷冻干燥得到细菌纤维素缓释敷料。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）细菌纤维素的制备：将木醋杆菌接种到液体种子培养基中培养，再按照2~10 %的接种量移至灭菌处理的发酵培养基中振荡培养5-7 d；使用氢氧化钠溶液处理，再洗涤，干燥，得细菌纤维素；
（2）聚甲基丙烯酰乙醇胺的制备：以乙醇胺盐酸盐、甲基丙烯酰氯为原料，合成甲基丙烯酰乙醇胺单体，再利用RAFT反应制备聚甲基丙烯酰乙醇胺；
（3）接枝反应：称取步骤（1）所得细菌纤维素、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺，溶于pH 5.4~5.6的MES缓冲液，调节pH在7.5~8.5，再加入步骤（2）所得聚甲基丙烯酰乙醇胺，微波条件下反应0.5~2 h，反应液离心除沉淀后，透析，冻干，得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺；
（4）浸渍法使药物载入复合水凝胶中：将1~10 wt%的药物溶于无水乙醇中，使药物充分溶解，再加入步骤（3）所得细菌纤维素接枝聚甲基丙烯酰乙醇胺，置于冰箱中冷冻24 h，再冷冻干燥，即得。
3.根据根据权利要求2所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，振荡培养温度为28±2℃。
4. 根据根据权利要求2所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，甲基丙烯酰乙醇胺的合成具体步骤为：称取乙醇胺盐酸盐与对苯二酚混合，70~80℃下加入甲基丙烯酰氯，反应2 h。
5. 根据权利要求2所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2），聚甲基丙烯酰乙醇胺的合成具体步骤为：按摩尔比50~200:1:0.2称取甲基丙烯酰乙醇胺、偶氮二异丁腈和4-氰基戊酸二硫代苯甲酸，并溶于N,N-二甲基甲酰胺，70~80 ℃氮气保护下反应24 h。
6.根据权利要求2所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，细菌纤维素与聚甲基丙烯酰乙醇胺的质量比10~20:4~5，细菌纤维素、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺的质量比为1:1.25~3:0.2~1.5。
7.根据权利要求2所述的细菌纤维素缓释敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述药物为盐酸四环素、凝血因子或布洛芬的任意一种。
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