CN110339393B - 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法 - Google Patents

一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110339393B
CN110339393B CN201910652544.9A CN201910652544A CN110339393B CN 110339393 B CN110339393 B CN 110339393B CN 201910652544 A CN201910652544 A CN 201910652544A CN 110339393 B CN110339393 B CN 110339393B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
hydrogel
shell
microspheres
wound dressing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910652544.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110339393A (zh
Inventor
罗云纲
冀璇
刘国民
卢天成
程志强
崔宇韬
贾汶沅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN201910652544.9A priority Critical patent/CN110339393B/zh
Publication of CN110339393A publication Critical patent/CN110339393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110339393B publication Critical patent/CN110339393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0014—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0023—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0028—Polypeptides; Proteins; Degradation products thereof
    • A61L26/0038—Gelatin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0028—Polypeptides; Proteins; Degradation products thereof
    • A61L26/0047—Specific proteins or polypeptides not covered by groups A61L26/0033 - A61L26/0042
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L26/0066—Medicaments; Biocides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L26/008—Hydrogels or hydrocolloids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
    • A61L2300/252—Polypeptides, proteins, e.g. glycoproteins, lipoproteins, cytokines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/602—Type of release, e.g. controlled, sustained, slow

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于水凝胶‑核壳微球的创伤敷料及其制备方法，属于创伤敷料技术领域。该方法采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，将形成的微滴收集于氯化钙溶液中进行交联，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球；将明胶和聚乙烯醇溶液混合，得到均质凝胶前驱体，然后将海藻酸钠/RCSPs的核壳微球加入到均质凝胶前驱体中，搅拌均匀，再经冷冻干燥得到基于水凝胶‑核壳微球的创伤敷料。本发明还提供上述制备方法得到的基于水凝胶‑核壳微球的创伤敷料。本发明核壳微球能实现对药物的高包封率，同时核壳微球与水凝胶的联合应用有效实现了药物的缓释，可长效持久的作用于伤口，显著促进伤口愈合。

Description

一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法
技术领域
本发明属于创伤敷料技术领域，具体涉及一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法。
背景技术
皮肤作为人体最大的器官，在持续维持生命中发挥着重要作用。手术、创伤、烧伤、皮肤癌等均可能导致皮肤屏障的破坏，甚至形成瘢痕。伤口愈合过程涉及凝血、炎症、组织再生、组织重建四个阶段。为了加快伤口愈合，常用多功能复合创面敷料来促进这一过程。创面敷料是一种有效的修复创面的方法，其可以维持湿润的环境，防止二次损伤，以及为细胞迁移和清除感染提供理想的微环境。理想的创面敷料应具有保水能力，利于气体交换，并具有合适的机械性能和良好的生物相容性。
中国林蛙分布在我国东北地区，具有抗炎、抗衰老、抗疲劳等作用，长期以来被广泛应用于中药和食用。林蛙皮肤分泌物中含有大量的生物活性因子，对保护林蛙的身体至关重要。此外，中国林蛙皮肤具有不易感染、自愈、损伤后修复能力强等特点，具有潜在的应用价值。林蛙胶原蛋白肽(RCSPs)是从中国林蛙皮中提取的混合物，主要由多肽和蛋白质组成。既往研究表明，RCSPs对正常细胞毒性低，具有良好的生物相容性。Zhang等发现该多肽对HaCaT细胞具有抗氧化和抗凋亡作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的创造敷料中固体微球载药量低、包封率低，释放速率过快的缺陷，而提供一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法。
本发明首先提供一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，该方法包括：
步骤一：采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，将经过同轴静电喷雾形成的微滴收集于氯化钙溶液中进行交联，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球；
步骤二：将明胶和聚乙烯醇溶液混合，得到均质凝胶前驱体，然后将步骤一的海藻酸钠/RCSPs的核壳微球加入到均质凝胶前驱体中，搅拌均匀得到核壳微球/水凝胶前驱体混合物；
步骤三：将步骤二得到的核壳微球/水凝胶前驱体混合物反复冻融至少三次并冻干，得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
优选的是，所述步骤一的RCSPs溶液中加入10-20％(w/v)甘油。
优选的是，所述步骤一的海藻酸钠溶液的浓度为1-2％(w/v)。
优选的是，所述步骤一同轴静电喷雾法中，内轴的内径为0.8mm，外轴内径为1.4mm，内轴与外轴的流速比为1:2-5，施加的电压为9-14kv，接收距离8-15cm。
优选的是，所述步骤一的交联温度为室温，交联时间为30-60min。
优选的是，所述步骤二中，明胶和聚乙烯醇的质量比为1：1。
优选的是，所述的均质凝胶前驱体的体积mL：海藻酸钠/RCSPs的核壳微球的质量g为5：(1-2)。
优选的是，所述步骤二中的均匀水凝胶前驱体是将聚乙烯醇在80-90℃溶解于水，降温至40-60℃，加入明胶形成的。
优选的是，所述步骤三具体为：将得到的核壳微球/水凝胶前驱体混合物倒入6孔板中，-20℃冷冻12-20h，室温解冻，反复冻融三次，经冻干，即得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
本发明还提供上述制备方法得到的基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
本发明的有益效果
本发明提供一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法，该敷料采用同轴静电喷雾法制备了负载RCSPs的海藻酸钠核壳结构微球，然后，将它们嵌入聚乙烯醇(PVA)和明胶混合水凝胶中，形成混合水凝胶-核壳微球系统的水凝胶。海藻酸盐是一种天然的生物大分子，由于其无毒、安全、高生物相容性、可降解性，在温和的条件下可与Ca2+等二价阳离子形成凝胶，在药物传递和生物工程中得到广泛应用。聚乙烯醇(PVA)和明胶也是两种生物相容的高分子材料，具有高降解性，主要用于组织工程。PVA不仅增加了最终水凝胶结构的孔隙度和细胞基质黏附，而且表现出与皮肤组织相似的力学性能。在水凝胶中添加明胶也能显著提高生物相容性。另外，本发明优化了微球的结构，采取核壳微球结构，采用同轴静电喷雾法制备了含RCSPs的核壳微球，药物从核壳微球中缓慢扩散，水凝胶多孔基质可以使药物的释放动力学更加可控，并降低爆发释放。
实验结果表明：本发明制得的核壳微球的直径为454±14.5μm，载核壳微球水凝胶与液体接触8小时后达到溶胀平衡，吸水率可达1105％。核壳微球包封率可达到62±0.7％，载核壳微球水凝胶在8天内持续释放RCSPs，且无明显的爆发性释放；CCK-8实验显示该敷料无明显细胞毒性；体内创面愈合实验表明，在水凝胶结构中包埋载核壳微球能明显促进创面组织再生，缩短创面愈合时间。该混合微球水凝胶敷料在促进创面愈合方面具有较高的治疗效果。
附图说明
图1分别为内轴与外轴流速为1:2、1:3.5、1:5时采用同轴静电喷雾法合成的核-壳结构的微球的形态图；
图2为纯水凝胶(H0)、实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS)和水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS)在不同放大倍数下的扫描电镜照片；
图3为纯水凝胶(H0)、实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS)和水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS)的压缩性能图；
图4为纯水凝胶(H0)、实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS)和水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS)的吸水率曲线图；
图5为RCSPs的释放曲线；
图6为CCK-8的细胞增殖趋势图；
图7为NIH 3T3成纤维细胞在第1、3和7天的增殖的倒置显微镜照片；
图8为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组移植后第4、8、12天创面愈合照片，
图9为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组在第4、8、12天的创面闭合率图。
图10为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组不同创面组织的HE染色图。
具体实施方式
本发明首先提供一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，该方法包括：
步骤一：采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，将经过同轴静电喷雾形成的微滴收集于氯化钙溶液中进行交联，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球；
步骤二：将明胶和聚乙烯醇溶液混合，得到均质凝胶前驱体，然后将步骤一的海藻酸钠/RCSPs的核壳微球加入到均质凝胶前驱体中，搅拌均匀得到核壳微球/水凝胶前驱体混合物；
步骤三：将步骤二得到的核壳微球/水凝胶前驱体混合物反复冻融至少三次并冻干，得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
按照本发明，先分别将海藻酸钠和无水氯化钙分别溶解于去离子水，所述的海藻酸钠溶液的浓度优选为1-2％(w/v)，无水氯化钙溶液的浓度优选为1-3％(w/v)，然后将RCSPs(林蛙胶原蛋白肽)溶解于去离子水中，RCSPs溶液的浓度优选为2-4％(w/v)，加入10-20％(w/v)甘油，以在随后的冻干过程中保护RCSPs的活性，采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，内轴的内径为0.8mm，外轴的外径为1.4mm，内轴与外轴的流速比优选为1:2-5，更优选为1:3.5，施加的电压为9-14kv，接收距离8-15cm。将微滴收集于氯化钙溶液中，优选在室温交联30-60min，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球。
按照本发明，将聚乙烯醇加入蒸馏水中，优选在80-90℃磁力搅拌至溶解，制得3-6％(w/v)聚乙烯醇溶液，将其冷却至40-60℃，将明胶加入聚乙烯醇溶液中，搅拌至均质溶液，聚乙烯醇/明胶的质量比为优选为1:1(w/w)，得到含有两种聚合物溶液的均质凝胶前驱体，然后将海藻酸钠/RCSPs的核壳微球分散到凝胶前驱体中，通过磁搅拌形成完全均匀的核壳微球/水凝胶前驱体混合物。所述的均质凝胶前驱体的体积mL：海藻酸钠/RCSPs的核壳微球的质量g优选为5：(1-2)。
按照本发明，将上述核壳微球/水凝胶前驱体混合物超声去除气泡。将混合溶液倒入6孔板(每孔5ml)中，-20℃冷冻12-20h，室温解冻，反复冻融三次，得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
本发明还提供上述制备方法得到的基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中涉及到的原料均为商购获得。
实施例1海藻酸钠/RCSPs的核壳微球的制备
先分别将海藻酸钠和无水氯化钙分别溶解于去离子水，所述的海藻酸钠溶液的浓度为1.5％(w/v)，无水氯化钙溶液的浓度为3％(w/v)，然后将RCSPs(购于吉林省方平科技有限公司)溶解于去离子水中，RCSPs溶液的浓度为3％(w/v)，加入10％(w/v)甘油，以在随后的冻干过程中保护RCSPs的活性，采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，内轴的内径为0.8mm，外轴的外径为1.4mm，内轴与外轴的流速比分别为1:2、1:3.5、1:5，单位是ml/h，施加的电压为12kv，接收距离8cm。将微滴收集于氯化钙溶液中，在室温交联30min，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球。同时采用以单轴静电喷雾法制备了海藻酸钠/RCSPs固体微球作为对比。
采用倒置显微镜(OLYMPUS，美国)对微球样品的形貌进行了研究，图1中的a、b、c分别为内轴与外轴流速为1:2、1:3.5、1:5时采用同轴静电喷雾法合成的核-壳结构的微球的形态图，在上述条件下，同轴针尖处可以形成稳定的泰勒锥，内外流体层之间存在明显的流体界面。溶液在高压电场中被切断，液滴喷入CaCl2浴中。钙离子诱导液滴外层的海藻酸钠发生凝胶化，内层保持液相，制备的核壳微球表面均匀光滑。通过改变两种溶液的流速比，得到了不同直径和壳层厚度的核壳微球。内外轴流速比越大，壳层越薄，反之亦然，制备得到的核壳微球直径在454±14.5μm。
将实施例1得到的海藻酸钠/RCSPs的核壳微球和海藻酸钠/RCSPs固体微球进行包封率测试，具体为：
取适量微球磨碎，用5ml蒸馏水溶解，0.45μm滤水器过滤上清液，以去除可见杂质。为了减少杂质，需要再次离心并提取上清。加入适量考马斯亮蓝溶液，用分光光度计(T6newcentury,Beijing Purkinje General Instrument Co.，Ltd.)测定其在595nm波长下的OD值。
包封率＝(实测RCSPs含量/理论RCSPs含量)*100％。结果如表1所示，表1说明，增加内轴和外轴的流速比是提高RCSPs封装效率的一种好方法。但当流速比为1:2时，所得核壳微球在冻干过程中容易破碎，导致药物包封失效。因此，选取内外轴流速比为1:3.5的核壳微球作为最佳的实验样品。此外，固体微球包封RCSPs的包封率仅为46±0.8％，与溶液流速无明显关系。结果表明，核壳微球包封RCSPs的效率比固体微球有更大的潜力。在实际应用中，可以大大减少药物的浪费，提高药物的利用率。
表1
Figure BDA0002135760740000061
实施例2
将聚乙烯醇加入蒸馏水中，优选在80℃磁力搅拌4h至溶解，冷却至50℃，制得4％(w/v)聚乙烯醇溶液，按明胶和聚乙烯醇的质量比为1：1，将明胶加入聚乙烯醇溶液中，搅拌2h至均质溶液，得到含有两种聚合物溶液的均质凝胶前驱体，然后将1g实施例1制备得到的海藻酸钠/RCSPs的核壳微球(选取内轴与外轴流速为1:3.5的微球)分散到5ml凝胶前驱体中，通过磁搅拌形成完全均匀的核壳微球/水凝胶前驱体混合物，超声去除气泡(BILON3-120A，上海，中国)，将混合溶液倒入6孔板中，-20℃冷冻20h，室温解冻，反复冻融三次，经冻干得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。同时制备水凝胶-固体微球的创伤敷料作为对比。
将实施例2制备得到的基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料进行表征测试，具体为：
1、形态学表征
将纯水凝胶、实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料和水凝胶-固体微球的创伤敷料样品，先在液氮中焠断，表面覆盖金，然后在20kv扫描电镜(SEM)下进行了研究(飞利浦XL30ESEM-FEG)。利用图像处理程序“image J”软件对倒置显微镜和SEM图像进行分析。如图2所示，其中，a和d分别为不同放大倍数下纯水凝胶(H0)的照片，b和e分别为不同放大倍数下水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS)的照片，c和f分别为不同放大倍数下水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS)的照片，从图2可以对比看出，扫描电镜显示水凝胶的形态，呈现均匀网状三维结构，且载核壳微球水凝胶较纯水凝胶更为疏松多孔，作用于伤口时可吸收其多余的渗液。
2、机械性能
在24孔板中制备创伤敷料，用上述溶液混合物制备柱状水凝胶(直径20mm，高度10mm)。采用美国Instron公司的万能拉伸试验机，以1mm/min的恒定速率，对添加或不添加微球的水凝胶进行了压缩性能测试。根据应力-应变曲线计算了试样的抗压强度。如图3所示，A图为三种水凝胶的应力-应变曲线，B图为三种水凝胶的压缩性能图，从图3可以看出，三种水凝胶的应力-应变趋势无显著差异，图3B显示当达到50％形变时，纯聚乙烯醇明胶水凝胶的压缩强度为(133.3±5.09)KPa，引入固体微球后水凝胶的压缩强度为(105.5±7.47)KPa。引入核壳微球后水凝胶的压缩强度为(120.33±14.57)KPa，三者无显著差异(P>0.05)。结果证明微球的引入对水凝胶的压缩强度无明显影响。研究显示聚乙烯醇明胶水凝胶与皮肤有类似的机械性能。因此，我们制备的包埋微球的复合水凝胶可以作为一种理想的创面敷料。
3、吸水率
通过对水凝胶培养过程中质量变化的监测，研究了水凝胶的吸水特性。将含有微球和不含微球的冻干水凝胶样品分别浸泡在37℃的盐水中(n＝3)。在特定时间，蒸馏水冲洗生理盐水后，立即将膨胀的水凝胶取出称重，滤纸吸收表面多余的液体，直至达到溶胀平衡。根据定义计算支架的吸水率:W＝(Ms-M0)/M0，其中M0为冻干水凝胶的质量，Ms为每个特定时间膨胀水凝胶的质量。
图4为纯水凝胶(H0)、实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS)和水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS)的吸水率曲线图，图4说明，不同组分的水凝胶的膨胀特性明显不同,尤其是在前2h内,负载核壳和固体微球的水凝胶较纯水凝胶有更高的吸水率,并在8h达到溶胀平衡,最终吸水率为1105％和1156％,而纯水凝胶是937％。含有微球的水凝胶的吸水指数较高，这可能是由于微球在水凝胶网络中的分布，增加了水凝胶的松散结构。而且水凝胶的制备采用物理交联方法，水凝胶网状结构更加疏松多孔，这对出血创面具有更好的止血效果。
4、RCSPs释放曲线
分别在生理盐水中测试了载RCSPs微球和载微球水凝胶的释放动力学。将含有等量实施例2制备得到的水凝胶-核壳微球的创伤敷料(H-CMS组)和水凝胶-固体微球的创伤敷料(H-MS组)放入5ml生理盐水中。同时为了评估RCSPs从微球中的释放,核壳微球和固体微球样品(300毫克)浸在5ml生理盐水中。所有样品在37℃70rpm的摇床培养箱中保存7天(n＝3)。在特定的时间点，从每个样本中收集2ml上清液，用等量的新鲜生理盐水替换。加入适量考马斯亮蓝试剂后用分光光度计测定上清液595nm处的吸光度。
图5为RCSPs的释放曲线，图5说明，最终孵育8天后，载核壳微球水凝胶组和载固体微球水凝胶组RCSPs的累积释放量分别达到46.53％和66.17％。当第5天时，H-CMS组和H-MS组的RCSPs释放率均达到稳定水平，说明部分RCSPs仍存在于微球中。与核壳微球组和固体微球组相比,混合水凝胶/微球系统显著延迟RCSPs的爆发释放，可以归因于凝胶的三维网络结构延缓了包埋于水凝胶中的微球中的RCSPs的释放，从而大大减少了药物释放率。可以推测药物在水凝胶基质的存在下依次释放，先从微球扩散，然后通过水凝胶的多孔结构释放。这些特性有利于药物的长期缓释和对创面的持续作用，从而促进创面愈合。还可以观察到，RCSPs在核壳微球的释放速率比在固体微球中慢，固体微球组从一开始就表现出爆发性释放，第8天累积释放量达到85.43％，而核壳微球组表现出缓慢而持续的释放曲线，最终累积释放量仅为55.95％。这可能是由于核壳微球对RCSPs具有较高的包封效率。因此核壳微球比固体微球更有可能实现药物的缓释。
5、细胞附着和增殖
采用CCK-8(Dojindo,Shanghai)细胞毒性试验，分别于第1、3、7天检测水凝胶的细胞附着和增殖情况。将含有或不含微球的水凝胶样品在紫外光下照射4小时进行灭菌。为了研究样品的生物相容性和细胞毒性，将NIH3T3细胞以5×104个细胞/孔的密度接种于12孔板中。DMEM F12(Hyclone,America)加入10％胎牛血清和1％青霉素/链霉素，在5％CO2 37℃孵育。空白细胞培养板作为对照组。培养基每两天更换一次。在第1、3、7天，每组用新鲜培养基替代，并添加培养基体积的10％CCK-8。孵育2h后，用酶标仪检测溶液在450nm处的吸光度。根据DINEN ISO标准(10993/5)，细胞的体外存活率应在70％以上，说明创面敷料具有生物相容性。
图6为CCK-8的细胞增殖趋势图，图7为NIH 3T3成纤维细胞在第1、3和7天的增殖的倒置显微镜照片，图6和7说明，所有实验组的细胞存活率均在70％以上，而载核壳微球水凝胶组的细胞存活率更明显。此外，所有的水凝胶支架都没有明显的细胞毒性，因为NIH 3T3细胞能够在一周内正常增殖。载核壳微球水凝胶组细胞存活率高，可能与其包封率高、药物释放持续有关。还可以观察到，包埋在核壳微球中的RCSPs可以在一周内维持以促进皮肤再生的生物活性。结果表明，载核壳微球水凝胶复合敷料对成纤维细胞的黏附和增殖无明显影响，对促进创面愈合具有重要作用。
6.体内实验
采用大鼠模型评价了混合微球/水凝胶复合体系的创面愈合特性。将28只雄性Wistar大鼠(200-250gr)随机分为4组。按体重注射7％水合氯醛麻醉。手术部位用10％聚维酮碘和70％乙醇溶液消毒。从每只大鼠的背部切除一个直径为1cm的全层伤口。第一组未经治疗，作为对照组，以观察在没有任何治疗的情况下动物的伤口自然愈合情况。第二组采用不含微球的PVA/明胶水凝胶，命名为H0组。第三组大鼠采用包埋于水凝胶内的载RCSPs固体微球(H-MS组)。第四组在水凝胶中加入本发明的核壳微球(H-CMS组)。根据以上体外实验结果，选择了性能最佳的核壳微球包封RCSPs。各组用无菌纱布和胶带固定。移植后4、8、12天取下敷料拍照，同时处死大鼠进行组织学分析。
图8为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组移植后第4、8、12天创面愈合照片，图9为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组在第4、8、12天的创面闭合率图。(*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001)；图8和9说明：到第4天，实验组与对照组创面愈合情况有显著性差异。第4天H-CMS创面闭合率约为53.98％，而对照组H0、H-MS创面闭合率分别为40.28％、42.91％、47.09％。第12天H-CMS组愈合率为97.58％，对照组为83.26％，H0组为89.71％，H-MS组为92.51％。这些结果可能是由于从H-MS和H-CMS中释放的RCSPs，促进了伤口附近的细胞粘附和增殖。H-CMS组更高的伤口愈合率可能与其对RCSPs高包封率有关。由于明胶具有较高的生物相容性，促进细胞粘附，且PVA具有与皮肤相似的力学性能，与对照组相比，H0组在短时间内对创面愈合有一定的促进作用。相比之下，对照组创面面积仅略有下降，这是由于机体创面的自然愈合过程所致。
7、组织学分析
将小鼠的伤口及周围皮肤切开，4％甲醛固定，石蜡包埋。活检的部分切成5μm厚和沾)观察组织愈合,炎症,血管生成和成纤维细胞。结果如图10所示，图10为对照组、H0组、H-MS组、H-CMS组不同创面组织的HE染色图，从图10可以看出，到第4天，对照组和H0组上皮层和肌层之间的炎症细胞明显多于H-CMS组和H-MS组，组间有明显差异。第8天时与H0组和对照组比较，H-CMS组和H-MS组成纤维细胞增多，微上皮化颗粒组织出现，再生血管数量增加。第12天，H-CMS组和H-MS组的炎性细胞被肉芽组织和成纤维细胞所替代，形成了均匀的再上皮化组织，新生血管数目大大增加，而H0组的多形核细胞和中性粒细胞仍有浸润。对照组炎症细胞仍然较多，再上皮化纤维组织紊乱，组织厚度增加较少。以上结果表明，混合微球水凝凝胶由于其包埋的RCSPs的缓慢释放，促进伤口周围的成纤维细胞增殖和血管再生，在12天内持续促进伤口愈合。
综上所述，本发明采用序贯给药系统控制RCSPs的释放，以促进大鼠创面愈合。该系统是基于PVA/明胶水凝胶包埋负载RCSPs的海藻酸钠核壳微球，实现药物的缓释。体外实验表明，微球混合水凝胶支架没有明显的细胞毒性，CCK-8检测显示细胞在1周内有明显的增殖。在水凝胶中加入微球可以获得无明显爆发的释放动力学，但对水凝胶的力学性能没有显著影响。核壳微球比固体微球具有更高的包封效率。体内创面愈合实验表明，在水凝胶结构中包埋载核壳微球能明显促进创面组织再生，缩短创面愈合时间。组织学分析表明，实验结果与体内实验相似。可以预见，该混合微球水凝胶敷料在促进创面愈合方面具有较高的治疗效果。

Claims (8)

1.一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一：采用同轴静电喷雾法，内轴为RCSPs溶液，外轴为海藻酸钠溶液，将经过同轴静电喷雾形成的微滴收集于氯化钙溶液中进行交联，得到海藻酸钠/RCSPs的核壳微球；所述步骤一同轴静电喷雾法中，内轴的内径为0.8mm，外轴内径为1.4mm，内轴与外轴的流速比为1:3.5，施加的电压为9-14kv，接收距离8-15cm；所述的核壳微球的直径为454±14.5μm；
步骤二：将明胶和聚乙烯醇溶液混合，得到均质凝胶前驱体，然后将步骤一的海藻酸钠/RCSPs的核壳微球加入到均质凝胶前驱体中，搅拌均匀得到核壳微球/水凝胶前驱体混合物；
步骤三：将步骤二得到的核壳微球/水凝胶前驱体混合物反复冻融至少三次并冻干，得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料；
所述步骤一的RCSPs溶液中加入10-20％甘油。
2.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤一的海藻酸钠溶液的浓度为1-2％。
3.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤一的交联温度为室温，交联时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，明胶和聚乙烯醇的质量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述的均质凝胶前驱体的体积mL：海藻酸钠/RCSPs的核壳微球的质量g为5：(1-2)。
6.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的均匀水凝胶前驱体是将聚乙烯醇在80-90℃溶解于水，降温至40-60℃，加入明胶形成的。
7.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤三具体为：将得到的核壳微球/水凝胶前驱体混合物倒入6孔板中，-20℃冷冻12-20h，室温解冻，反复冻融三次，经过冻干，即得到基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
8.权利要求1-7任何一项所述的制备方法得到的基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料。
CN201910652544.9A 2019-07-19 2019-07-19 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法 Active CN110339393B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910652544.9A CN110339393B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910652544.9A CN110339393B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110339393A CN110339393A (zh) 2019-10-18
CN110339393B true CN110339393B (zh) 2020-10-09

Family

ID=68179166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910652544.9A Active CN110339393B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110339393B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112587709A (zh) * 2020-12-25 2021-04-02 天津强微特生物科技有限公司 一种含多重生长因子的3d打印敷料粘带及制备方法
CN112587501B (zh) * 2020-12-28 2022-05-03 南京鼓楼医院 一种复合载药核壳微载体的制备方法及应用
WO2022154754A1 (en) * 2021-01-15 2022-07-21 Nanyang Technological University Core-shell microspheres
CN114832149A (zh) * 2021-02-01 2022-08-02 烟台蓝创生物技术有限公司 一种基于干细胞微包埋复合水凝胶的创面敷料及制备方法
CN114698843B (zh) * 2022-03-25 2023-05-12 华南农业大学 一种紫苏籽油微乳液-水凝胶体系及其制备方法和应用
CN114849609B (zh) * 2022-05-11 2023-12-19 吉林农业大学 一种负载性信息素的蛙卵状海藻酸钙/聚己内酯微球的制备方法
WO2024003268A1 (fr) * 2022-06-30 2024-01-04 Kapsera S.A.S. Procédé de séchage de capsule
CN114957759B (zh) * 2022-06-30 2023-05-30 华东理工大学 一种核壳结构微载体及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070895B (zh) * 2010-11-17 2013-03-27 无锡中科光远生物材料有限公司 一种核壳结构微胶囊及其制备方法
CN103385856B (zh) * 2013-06-20 2015-03-18 南京大学 一种制备5-ala或其衍生物纳米颗粒的方法
CN103467755B (zh) * 2013-09-18 2015-06-17 薛巍 一种药物缓释水凝胶及其制备方法与用途
CN104474552A (zh) * 2014-11-24 2015-04-01 浙江大学 多功能多层微/纳米核壳结构的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110339393A (zh) 2019-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110339393B (zh) 一种基于水凝胶-核壳微球的创伤敷料及其制备方法
US20230381288A1 (en) Hemostatic compositions
Chen et al. Sustained release of dermal papilla-derived extracellular vesicles from injectable microgel promotes hair growth
Pei et al. Effectively promoting wound healing with cellulose/gelatin sponges constructed directly from a cellulose solution
JP2000511512A (ja) 酸化ポリサッカライドで架橋したゼラチンを含有する新規医薬
WO2010081408A1 (zh) 一种生物活性组织再生膜及其制备方法
KR20160110935A (ko) 조직 재생용 조직 지지체 재료 및 그 제조방법
Shen et al. Bilayer silk fibroin/sodium alginate scaffold promotes vascularization and advances inflammation stage in full-thickness wound
Xue et al. A composite hydrogel containing mesoporous silica nanoparticles loaded with artemisia argyi extract for improving chronic wound healing
Ji et al. A hybrid system of hydrogel/frog egg‐like microspheres accelerates wound healing via sustained delivery of RCSPs
WO2013045689A1 (en) Therapeutic use of gelatin hydrogels with a gel-sol transition at body temperature
CN112870429A (zh) 一种壳聚糖基聚电解质复合止血海绵、制备方法和应用
Tsao et al. Tissue response to chitosan/γ-PGA polyelectrolyte complex using a rat model
CN114773629A (zh) 用于创伤性脑损伤的可注射光固化止血水凝胶的制备方法
Guo et al. A novel bola-molecular self-assembling hydrogel for enhancing diabetic wound healing
Wang et al. Ligand‐selective targeting of macrophage hydrogel elicits bone immune‐stem cell endogenous self‐healing program to promote bone regeneration
CN116535682A (zh) 水凝胶生物材料及其制备方法和应用
RU2252787C1 (ru) Способ получения искусственной матрицы кожи
CN112979999A (zh) 生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶及其制备和应用
CN115607726B (zh) 一种大黄炭-壳聚糖-丝素蛋白复合材料及其制备方法和应用
Yu et al. Carboxymethyl chitosan-methacrylic acid gelatin hydrogel for wound healing and vascular regeneration
Zhou et al. Hemostatic sponge based on easily prepared crosslinked gelatin and sodium alginate for wound healing
Wang et al. 3D printing of Rg3-loaded hydrogel scaffolds: anti-inflammatory and scar-formation related collagen inhibitory effects for scar-free wound healing
CN116966335A (zh) 一种附着抗菌涂层的水凝胶及其应用
Liu et al. An injectable photocuring silk fibroin-based hydrogel for constructing an antioxidant microenvironment for skin repair

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant