CN110623792B

CN110623792B - 一种医学敷料及其制备方法

Info

Publication number: CN110623792B
Application number: CN201910898205.9A
Authority: CN
Inventors: 罗旭; 黄丽芳; 周景祺
Original assignee: First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University
Current assignee: First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2039-09-23
Also published as: CN110623792A

Abstract

本发明提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料及其制备和应用，所述医学敷料包括藻类和高密度微孔的生物真皮材料；或藻类和生物可降解聚合物敷料。所述医学敷料制备方法包括：所述藻类滴注在所述高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上；其中，所述高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料用于构建成裸藻光合作用载体。所述医学敷料在伤口中的应用包括：所述伤口为慢性创面。本发明的医学敷料具有以下优点：(一)促进创面愈合；(二)良好的生物相容性；(三)制备方法简单；(四)改善了敷料的材质，减少敷料的二次污染对环境的压力；(五)不仅可作为门诊简单创口的覆盖敷料，而且可以满足手术时使用的要求。

Description

一种医学敷料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种光合作用会呼吸的医学敷料。

背景技术

目前市场上常见的敷料包括纱布、透明敷料、泡沫敷料、水胶体敷料、藻酸盐敷料、水凝胶敷料、无机诱导活性材料、含银敷料、炭敷料、壳聚糖敷料及复合敷料等。这些敷料中的每一种都具有取决于应用类型的优点。例如，纱布型敷料对于简单的擦伤和手术切口来说足够且非常经济。而在慢性伤口的情况下，基于聚合物的敷料更有效。根据定义，慢性伤口是无法通过正常修复过程进行的伤口，通常是糖尿病，静脉疾病或循环受损等潜在问题的表现。因此，根据潜在的问题，慢性伤口可大致分为压疮（褥疮）、静脉和糖尿病溃疡。根据病因，使用各种类型的伤口处理治疗和材料来解决潜在的问题并促进伤口愈合。已经证明，具有保持湿润伤口环境能力的先进聚合物材料在治疗这些难以愈合的慢性伤口方面比纱布更有效。此外，具有高水分供给和吸收能力的伤口敷料对于伤口愈合，作用也特别理想。高水分供给能力特别适用于治疗干燥的坏死组织和促进自溶清创，这对于任何伤口闭合都是可能的，其思路主要是其具有吸收和引流双向设计流体新颖处理能力。然而，这些敷料也具有缺点，包括更高的成本、伤口粘附、有限的渗出物吸收和伤口部位上的残留物沉积。水胶体敷料吸收伤口渗出物并提供湿润的伤口愈合环境，但也具有伤口部位上残留物沉积的不希望的特征。另外，水胶体具有在伤口床中分解的趋势，可能干扰伤口愈合过程。

研究表明，慢性伤口中降解ECM的酶水平远高于急性伤口。降解ECM（包括胶原酶、透明质酸酶和弹性蛋白酶）的酶的过量活性导致内部慢性伤口的慢性化，例如胃肠道的损伤/溃疡和外部慢性伤口、糖尿病足溃疡、静脉淤滞性溃疡和压力溃疡。Yager等显示，与急性手术伤口相比，慢性压迫性溃疡的伤口液中MMP-2和MMP-9的水平显着更高，还显示慢性伤口液具有升高的弹性蛋白酶活性水平。Dechert等显示，与急性伤口相比，压疮中的透明质酸酶活性显著升高。与急性伤口相比，慢性伤口中伤口微环境的不同生化组成意味着治疗这些不同伤口类型的方法是不同的。Falanga指出使用适用于急性伤口的治疗剂和伤口床制备方法不适合于慢性伤口。这是因为慢性伤口不遵循急性伤口的有序愈合阶段。

相关技术对敷料的关注点主要集中在高吸收性，保湿性，抗感染性等，且多为单一功能产品的体现，但创面的局部的这些因素或者说表现的原因并没有从根本上去思考和改善。

发明内容

本申请实施例提供一种光合作用会呼吸的医学敷料，利用藻类的优势，在创面上局部完成光合作用，将二氧化碳转化为氧气，这种生态供氧的方式，较之机械方式的供氧更科学，更有效。藻类进行光合作用，使氧气在伤口局部富集，改善细胞的缺氧状态，同时创面微环境微调为弱碱性环境，提高创面PH值，促进创面愈合。同时，利用藻类中的天然复合多糖，促进伤口创面愈合。因此，利用“植物-动物”的本质生态闭环关系及藻类的优势，构建出含有叶绿素可光合作用的可呼吸的活性医用敷料，该敷料可以达到高效吸收慢性创面酸性渗液，提供弱碱性的局部微环境，同时利用光合作用（裸藻可以在极弱光下顺利完成将局部CO₂转变为O₂的过程，并且释放的CO₂/O₂是根据局部创面CO₂释放量决定的），吸收创面的代谢产物CO₂，释放出O₂，从而提高了局部创面环境的氧含量，减缓、减少了氧自由基的生成和创基局部及周围修复细胞的攻击，从而促进生物性内源性愈合机制，完成慢性创面的生物活性修复。

本申请实施例的光合作用会呼吸的医学敷料通过以下方法制备：提取藻类，滴注在高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上，制成一种光合作用会呼吸的医学敷料。

本申请实施例提供一种光合作用会呼吸的医学敷料，包括以下原料：

藻类和高密度微孔的生物真皮材料；

或藻类和生物可降解聚合物敷料。

可选的，所述藻类为裸藻。

可选的，所述裸藻为指数生长期的裸藻。

可选的，所述裸藻浓度范围为1×10³个/ml至1×10⁷个/ml。

可选的，所述高密度微孔的生物真皮材料为激光微孔脱细胞真皮基质。

可选的，所述生物可降解聚合物敷料为天然可降解聚合物敷料。

可选的，所述天然可降解聚合物敷料为壳聚糖敷料或藻酸盐敷料。

可选的，所述壳聚糖敷料为商品化壳聚糖敷料或自制壳聚糖敷料。

可选的，所述藻酸盐敷料为商品化藻酸盐敷料或自制藻酸盐敷料。

本申请实施例提供一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，包括以下步骤：提取藻类，将藻类滴注在高密度微孔的生物真皮材料上或生物可降解聚合物敷料上，所述高密度微孔的生物真皮材料上或生物可降解聚合物敷料用于构建成藻类光合作用载体。

可选的，所述藻类为裸藻。

可选的，所述裸藻在培养过程中，添加辅助因子。

可选的，所述辅助因子为生长因子或多磷酸盐。

可选的，所述裸藻由可见光照射激活。

可选的，所述可见光波长为600nm至780nm之间，照射时间为15min至45min之间。

可选的，所述天然可降解聚合物敷料为壳聚糖敷料。

可选的，所述藻类滴注在所述高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上之前，还包括：称取一定量的水溶性壳聚糖，置于搅拌器内，加入一定量的水，搅拌，使溶液发泡膨胀，得到制备溶液，称取上述制备溶液，注入硅胶模具盘中，速冻成型，真空冷冻干燥机冷冻干燥，脱模后灭菌制备得到自制壳聚糖敷料。

可选的，所述天然可降解聚合物敷料为藻酸盐敷料。

可选的，所述藻类滴注在所述高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上之前，还包括：将海藻酸盐纤维开松、梳理并经过或不经过交叉铺网后再进行针刺或者水刺加固得到自制海藻酸盐敷料。

可选的，所述裸藻的培养方法为：将裸藻接种在以水为溶剂配置的生长培养基中，以二氧化碳或者含有二氧化碳的混合气体作为碳源，光照培养裸藻进入指数生长期，收集处于指数生长期的裸藻；根据不同慢性创面的基本情况，加入不同生长活性因子，作为裸藻生长培养基，以二氧化碳或者含有二氧化碳的混合气体作为碳源，培养裸藻2~6小时，再次进入指数生长期，600nm至780nm可见光照射15min至45min激活，收集用不同活性因子培养得到的裸藻，用于敷料载体接种集落培养。

可选的，所述裸藻的浓度针对不同的伤口定制，范围为1×10³个/ml至1×10⁷个/ml。

本申请实施例提供一种光合作用会呼吸的医学敷料的应用方法，具体方法如下：对慢性创面进行评估，根据评估结果，选取不同浓度的藻类，滴注在高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上，制成光合作用会呼吸的医学敷料，覆盖在慢性创面上，以达到最佳的慢性创面治疗效果。

可选的，所述慢性创面的评估，采用经皮氧分压监测，根据监测结果，选取不同浓度的藻类，滴注在医用敷料上，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

可选的，所述慢性创面的评估，采用经皮氧分压监测，根据监测结果，在藻类培养基中添加相应的辅助因子，收集用不同活性因子培养得到藻类，滴注在医用敷料上，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

可选的，所述藻类为裸藻。

可选的，所述辅助因子为生长因子或多磷酸盐。

本申请实施例结合了高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料，特别是激光微孔脱细胞真皮基质、壳聚糖、藻酸盐敷料的优势，添加藻类，制备出具有光合作用会呼吸的医学敷料，是一种新型生物医用敷料。与现有技术相比，具有以下优点：(一)促进创面愈合：藻类进行光合作用，实时吸收创面产生的二氧化碳，使其转化成氧气，局部富集，改善细胞的缺氧状态，同时创面微环境微调为弱碱性环境，提高创面PH值，增强抗感染能力，增加伤口的自溶清创，促进创面愈合。壳聚糖能增加组织中透明质酸的数量，促进细胞膜的形成，刺激巨噬细胞活化，刺激成纤维细胞增生和Ⅲ型胶原纤维产生，促进创伤组织再生。藻酸盐促进生长因子释放，刺激细胞增殖，提高表皮细胞的再生能力和细胞移动，促进伤口愈合。激光微孔脱细胞真皮基质有利于创面恢复和提高创面愈合质量，有效减轻疤痕的形成。(二)良好的生物相容性：藻类微结构分解后在创面供给微量元素和多种人体必需氨基酸以及正向免疫系统调节作用。壳聚糖和藻酸盐作为一种从海洋中提取出的天然高分子化合物，免疫原性弱，无明显细胞毒性，具有良好的生物相容性。激光微孔脱细胞真皮基质为无细胞真皮基质，由于去除了皮肤中具有强抗原性的细胞成分，减少了排异反应。(三)制备方法简单，成本低廉，易于推广。（四）改善了敷料的材质，减少敷料的二次污染对环境的压力；（五）本申请实施例的敷料不仅可作为门诊简单创口的覆盖敷料，而且可以满足手术时使用的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为应用本申请实施例的敷料后小鼠慢性创面随时间变化愈合图；

图2为应用本申请实施例的敷料后小鼠慢性创面愈合率图。

具体实施方式

一种光合作用会呼吸的医学敷料，通过以下方法制备：提取藻类，滴注在高密度微孔的生物真皮材料或生物可降解聚合物敷料上，制成一种光合作用会呼吸的医学敷料。

动物实验中，构建“慢性创面”小鼠模型，以伤口愈合时间为指标，本申请实施例治疗比标准护理治疗用时减少50%以上。图1为应用本申请实施例的敷料后小鼠慢性创面随时间变化愈合图。由图1可见，应用本申请实施例敷料后，小鼠慢性创面逐步愈合，在第32天达到满意的治疗效果。图2为应用本申请实施例的敷料后小鼠慢性创面愈合率图。由图2可见，应用本申请实施例敷料后，小鼠慢性创面愈合率在第32天可达到80%。

分别应用本申请实施例的敷料作为实验组，传统敷料为对照组，在较大慢性创面上进行治疗。实验组能够减少达到50％或更多伤口覆盖率所需的中位数天数，以及减少在治疗伤口上达到75％或更多肉芽的中位数天数。在生存分析的50％覆盖率和75％肉芽病例中，达到伤口50％覆盖率或更多所需的中位数天数实验组（51天）低于对照组（90天）；达到85％或更多颗粒的中位数天数实验组（45天）低于对照组（85天）。

再上皮化是皮肤伤口愈合的一个重要环节，主要包括角质形成细胞的迁移、增殖和分化三个阶段，从而恢复皮肤屏障功能。以在长时间持续的皮肤病变中，新合成的III型胶原沉积相对于I型胶原蛋白（旧胶原）在特定时间的增加，即慢性伤口中细胞外基质沉积的增加为指标，本申请实施例的疗效相比安慰剂疗效，超过60%。

以慢性伤口的复发率（慢性伤口闭合后12周内的复发率）为指标，本申请实施例治疗的复发率比安慰剂治疗的复发率低90%以上;本申请实施例治疗的复发率比标准护理治疗的复发率低60%以上。

此外，本申请实施例敷料在应用时，可根据经皮氧分压监测结果，选取不同浓度的裸藻，添加相应辅助因子，以达到更好的治疗效果。

裸藻为单细胞生物，光合作用强，含有丰富营养成分：维生素、矿物营养物、氨基酸、不饱和脂肪酸、叶绿素、黄体素、玉米黄质、GABA等59种人体必需的营养元素，均是维持健康所不可缺少的营养素。裸藻多糖成分是裸藻属的特有成分，是由线性β-1，3-葡聚糖构成的多糖体。为高效储存裸藻属在光合作用中产生的糖分，裸藻多糖以固有的方法将葡聚糖的多糖聚合。它与食物纤维一样不易消化，将其内部降解后会发现螺旋状缠绕的复杂结构中有无数的小孔。裸藻多糖不能被人体吸收，由于内部多孔结构，可以吸附人体中的多余物质如胆固醇、中性脂肪、重金属、酒精等排出体外，因此具有强效抗氧化、抗病毒、清除自由基的作用。其抗癌、抗细菌活性，抗病毒（HIV）活性的能力极为强悍。

激光微孔脱细胞真皮基质为无细胞真皮基质，无细胞真皮基质的三维结构能呈现网状结构，且网眼能够细密均匀，使创面基底渗液能够透过网眼营养移植的皮片，微血管可通过网眼再生。

壳聚糖又可称为脱乙酰甲壳素，是一种广泛存在于海洋中的天然碱性多糖。这种纯天然高分子物质具有很好的生物相容性和可降解性，止血性能显著，是止血材料的首选原料。壳聚糖敷料可分为单纯的壳聚糖敷料和改性壳聚糖敷料。

海藻酸是一种天然高分子化合物，它是由单糖醛酸线性聚合而成的多糖。由于以藻酸盐为原料开发的敷料具有高吸水性，高透氧性，高生物相容性等一系列优良特性，使得其在医药和工业等领域中被广泛利用。大量研究证明，藻酸盐敷料可以吸收大量的伤口渗出液，并在伤口表面形成一层网状的凝胶层，为创伤的愈合提供湿润的环境。

3D细胞培养能让细胞以最佳状态旺盛生长。激光微孔脱细胞真皮基质、壳聚糖及海藻酸盐均能呈现有孔隙支架立体网状结构，从而展现细胞培养的直观性及条件可控性的优势。且上述结构作为天然支架，具有良好的生物相容性。

经皮氧分压监测是一项技术上已被证实可反映毛细血管营养血流的检查方法。目前经皮氧分压监测已经成为伤口愈合评估、高压氧舱治疗、截肢平面判定等临床科室常用的检查手段。创面预后及缺血性疾病的判断采用相对值法，即创面部位经皮氧分压值与同侧锁骨下肋骨间隙的经皮氧分压的比值。

表1、经皮氧分压值与创面预后及下肢缺血情况的参考范围值：

RPI值为0.3-0.4，提示预后不良；RPI值为0.4-0.6，提示部分愈合；RPI值大于0.6提示预后极佳。

实施例1：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：取指数生长期的裸藻，浓度为1×10⁷个/mL，滴注在激光微孔脱细胞真皮基质上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例2：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：取指数生长期的裸藻，浓度为5×10⁶个/mL，滴注在商品化壳聚糖敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例3：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：取指数生长期的裸藻，浓度为7×10⁶个/mL，滴注在改性壳聚糖敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例4：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：取指数生长期的裸藻，浓度为1×10³个/mL，滴注在商品化藻酸盐敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例5：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：自制壳聚糖敷料：称取一定量的水溶性壳聚糖，置于搅拌器内，加入一定量的水，搅拌，使溶液发泡膨胀，得到制备溶液，称取上述制备溶液，注入硅胶模具盘中，速冻成型，真空冷冻干燥机冷冻干燥，脱模后灭菌制备得到医用壳聚糖敷料。取指数生长期的裸藻，浓度为1×10⁶个/mL，滴注在上述自制壳聚糖敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例6：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料的制备方法，本方法包括：自制藻酸盐敷料：将海藻酸盐纤维开松、梳理并经过或不经过交叉铺网后再进行针刺或者水刺加固得到敷料。取指数生长期的裸藻，浓度为1×10⁴个/mL，滴注在上述自制藻酸盐敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。

实施例7：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料，包括：裸藻和激光微孔脱细胞真皮基质。

实施例8：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料，包括：裸藻和商品化壳聚糖敷料。

实施例9：

本实施例提供了一种光合作用会呼吸的医学敷料，包括：裸藻和商品化藻酸盐敷料。

实施例10：

本实施例提供了光合作用会呼吸的医学敷料在慢性创面中的应用：根据经皮氧分压监测的提示，提取指数生长期的裸藻，浓度为1×10⁶个/mL，滴注在激光微孔脱细胞真皮基质上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。将所述光合作用会呼吸的医学敷料覆盖在慢性创面上，780nm可见光照45分钟，移开光源，每天或隔天更换。

实施例11：

本实施例提供了光合作用会呼吸的医学敷料在慢性创面中的应用：根据经皮氧分压监测的提示，提取指数生长期的裸藻，浓度为1×10⁵个/mL，滴注在商品化壳聚糖敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。将所述光合作用会呼吸的医学敷料覆盖在慢性创面上，600nm可见光照15分钟，移开光源，每天或隔天更换。

实施例12：

本实施例提供了光合作用会呼吸的医学敷料在慢性创面中的应用：根据经皮氧分压监测的提示，提取指数生长期的裸藻，浓度为6×10³个/mL，滴注在商品化藻酸盐敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。将所述光合作用会呼吸的医学敷料覆盖在慢性创面上，700nm可见光照20分钟，移开光源，每天或隔天更换。

实施例13：

本实施例提供了光合作用会呼吸的医学敷料在慢性创面中的应用：根据经皮氧分压监测的提示，提取指数生长期的裸藻，浓度为8×10⁴个/mL，滴注在商品化藻酸盐敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。将所述光合作用会呼吸的医学敷料覆盖在慢性创面上，720nm可见光照30分钟，移开光源。未到换药时间，小鼠因疼痛而发生生理或行为变化，提示敷料光合作用达到饱和，需提前更换敷料。

实施例14：

本实施例提供了光合作用会呼吸的医学敷料在慢性创面中的应用：根据经皮氧分压监测的提示，提取指数生长期的裸藻，浓度为3×10⁵个/mL，滴注在商品化藻酸盐敷料上，3D细胞培养，制成光合作用会呼吸的医学敷料。将所述光合作用会呼吸的医学敷料覆盖在慢性创面上，750nm可见光照30分钟，移开光源。选配外置氧含量传感器，光合作用达到饱和前起预警作用，提示需及时更换敷料。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明的藻类不局限于裸藻，其他可进行光合作用的藻类也能成为本发明敷料的原料之一。本发明的医用敷料不局限于有孔隙支架结构的材料如壳聚糖敷料、藻酸盐敷料、水凝胶敷料等，其他传统敷料如磷酸盐敷料、胶原敷料、复合敷料等也可以成为本发明敷料的原料之一。本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种医学敷料，其特征在于，包括：

裸藻藻悬液和生物可降解聚合物敷料；

其中，所述生物可降解聚合物敷料为有孔隙支架的立体网状结构，所述裸藻藻悬液容置于所述生物可降解聚合物敷料的所述孔隙内，且位于所述孔隙内的裸藻能够产生裸藻多糖，所述裸藻藻悬液的浓度范围为1×10³个/mL至1×10⁷个/mL；

所述生物可降解聚合物敷料为壳聚糖敷料或藻酸盐敷料。

2.根据权利要求1所述的医学敷料，其特征在于，所述裸藻为指数生长期的裸藻。

3.一种医学敷料的制备方法，其特征在于，包括：

裸藻藻悬液滴注在生物可降解聚合物敷料上；其中，所述生物可降解聚合物敷料为有孔隙支架的立体网状结构，所述生物可降解聚合物敷料用于构建成裸藻光合作用载体，所述裸藻藻悬液容置于所述生物可降解聚合物敷料的孔隙内，且位于所述孔隙内的裸藻能够产生裸藻多糖，所述生物可降解聚合物敷料为壳聚糖敷料或藻酸盐敷料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述裸藻在培养过程中，添加辅助因子。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述辅助因子为生长因子或多磷酸盐。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述裸藻由可见光照射激活。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述可见光波长为600nm至780nm之间，照射时间为15min至45min之间。