CN110623946B - 基于亲疏水性的双层皮肤修复膜的制备方法 - Google Patents

基于亲疏水性的双层皮肤修复膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的制备方法。通过仿造皮肤组织再生机制，利用二次冷冻一次干燥以及层层自组装制备技术，构建生物相容性以及细胞活性良好的生物膜材料。亲水层与疏水层通过冷冻干燥以后结合程度更深，无明显分层，结构连续性良好，亲水与疏水内存在结构与功能的梯度变化，疏水层防止外界流体侵入防止细菌感染，亲水层最大程度的促进烫伤修复与再生，能够明显预防感染，缩短伤口愈合时间，减少愈合后瘢痕的增生；选用的材料具有良好的透气性与持水性，能够长时间地使烫伤创面维持一个正常呼吸的环境，促进伤口修复。制备条件温和，制作工艺过程简单，绿色环保，操作方便，成本低。

Description

基于亲疏水性的双层皮肤修复膜的制备方法
技术领域
本发明属于医用生物可降解高分子材料及其制备领域，具体涉及一种具有亲疏水性的双层皮肤烫伤缺损修复膜制备方法。
背景技术
皮肤作为人体最大的组织，是维持体内环境稳定和阻止微生物入侵的屏障，发挥着体温调节、体液平衡、免疫监视和自我伤口愈合的重要功能。皮肤由角质化的分层表皮和下面厚厚的一层富含胶原的真皮结缔组织来提供支持和营养。因为皮肤是抵御外部世界的保护屏障，所以任何皮肤破损都必须迅速有效地修补。暂时的修复是以血栓的形式来完成的，血栓堵塞了缺陷，随后的几天内，就开始了修复缺失部分的步骤。炎症细胞，成纤维细胞和毛细血管侵入血凝块，形成可收缩的肉芽组织，将伤口边缘拉到一起；同时，切下的表皮边缘向前移动，覆盖剥落的伤口表面。因此，在设计医用材料时，应模拟皮肤的表皮和真皮双层结构的特点，设计具有模拟表皮层和真皮层的双层功能医用人造皮肤。因此，模拟开发皮肤的不对称结构材料诱导使真皮层材料促进修复，降低烫伤后创面过氧化，减轻血管通透性增加，减少水肿的形成；表皮层能抗菌消炎，避免外界流体侵入，预防细菌感染，修复病变组织，最终促进皮肤再生具有潜在价值。
壳聚糖是一种带正电的天然聚多糖，安全、无毒，具有良好的生物相容性、血液相容性等优异的生物性能。可制成膜、载药凝胶或球而作为药物缓控释载体材料，此外，壳聚糖及其衍生物具有良好的抗菌作用。丝素蛋白具有良好的理化性质和机械性能，作为一种良好的细胞培养载体，能支持细胞的粘附，孔之间相互贯通以利于细胞营养物质和代谢产物的输送。维生素C又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素，能够治疗坏血病并且具有酸性，所以称作抗坏血酸，Vc在热损伤后是有益的，因为它的抗氧化特性。当肥大细胞在烫伤后激活时，它们释放组胺，增加黄嘌呤氧化酶的活性，从而产生自由基。Vc作为自由基清除剂清除自由基，可降低烫伤后创面过氧化，减轻血管通透性增加，从而减少水肿的形成。亲水层通过壳聚糖、丝素蛋白与Vc的联合作用修复损伤血管，诱导组织再生。茶树油（TTO）是通过提取互叶白千层的叶子而得到的一种纯天然的植物精油。它是由大约100种不同化合物组成的复杂混合物，主要是单萜类以及相应的醇。TTO被认为具有多种药物特性，包括抗菌、抗病毒、抗炎和镇痛性能。近年来，它作为一种局部抗菌剂特别受欢迎。被广泛应用于各种疾病，如伤口感染和细菌和真菌感染的皮肤和口腔粘膜以及治疗水疱和阴道炎。疏水侧通过茶树油避免外界流体环境，防止细菌污染。同时在修复过程中维持皮肤正常的呼吸，加速伤口修复。
本研究选用壳聚糖，丝素蛋白作为基底膜，PLGA@Vc微球作为嵌入体，构建亲水性烫伤修复底层，茶树油作为表层疏水侧阻止外界流体入侵抑制细菌感染，制备具有亲疏水性的双层皮肤烫伤缺损修复膜。该方法制备条件温和，制作工艺过程简单，绿色环保，操作方便，成本低。Vc被PLGA装载，缓释直达创面损伤部位，即可实现局部诱导修复，提高药效。同时不对称的结构提供了功能性的转变，在抵御外环境感染的同时深层又促进创面修复。从而有望更好的治疗烫伤以及皮肤炎症等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于治疗烫伤缺损的亲疏水性的双层不对称医用修复膜材料。根据亲疏水层结构与功能的区别，可以使受损创面长时间暴露在一定的材料作用机制下，选用壳聚糖，丝素蛋白作为基底膜，PLGA@Vc微球作为嵌入体，构建亲水性烫伤修复底层，茶树油作为表层疏水侧阻止外界流体入侵抑制细菌感染，制备具有亲疏水性的双层皮肤烫伤缺损修复膜。该方法制备条件温和，制作工艺过程简单，绿色环保，操作方便，成本低。制备所得的不对称膜可具有良好的生物相容性和生物可降解性，开发出一种新型实用的皮肤烫伤修复医用材料。
一种用于治疗皮肤烫伤的具有亲疏水性的双层修复膜制备方法：采用二次冷冻一次干燥技术和自组装原位复合制备技术，选用壳聚糖，丝素蛋白作为基底膜，PLGA@Vc微球作为嵌入体，构建亲水性烫伤修复底层，茶树油作为表层疏水侧阻止外界流体入侵抑制细菌感染，制备具有亲疏水性的双层皮肤烫伤缺损修复膜。
具体包括以下步骤：
（1）将0.2~0.8 g壳聚糖溶解于乙酸浓度为1~2wt％及PVA浓度为2wt%的混合水溶液；
（2）在磁力搅拌下溶解以后，加入0.2~0.8 g丝素蛋白，充分搅拌，使其混合均匀，得到壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液；
（3）将500 mg的PLGA置于盛有5 mL分析纯的二氯甲烷中，均质机超声5min混合成初乳溶液；
（4）将250-500ul浓度为3-5wt%的抗坏血酸水溶液加入步骤（3）所得溶液中，均质机超声5min混合成复乳溶液；
（5）在超声条件下将步骤（4）所得溶液缓慢滴加入步骤（2）所得溶液中，均质机超声5~10min；（6）将步骤（5）所得溶液磁搅拌24 h除去有机溶剂放入不同的模具中，在-80℃冰箱冷冻6~12h；
（7）用涂布棒将1~4ml的茶树油均匀涂抹在步骤（6）所得产物上，放入-80℃冰箱冷冻2~4h；
（8）将步骤（7）所得产物经冷冻干燥即得到所述的具有亲疏水性的双层皮肤修复膜。
步骤（2）壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液中壳聚糖的体积比为30~70%。
茶树油是通过提取互叶白千层的叶子而得到的。
亲疏水性的双层皮肤修复膜中，Vc的终浓度为3 wt% ～5 wt%。
本发明的显著优点在于：一种亲疏水性的双层皮肤修复膜材料，通过仿造皮肤组织再生机制，利用二次冷冻一次干燥以及层层自组装制备技术，构建生物相容性以及细胞活性良好的生物膜材料。亲水层与疏水层通过冷冻干燥以后结合程度更深，无明显分层，结构连续性良好，模拟皮肤的不对称结构诱导使真皮层亲水材料促进修复，降低烫伤后创面过氧化，减轻血管通透性增加，减少水肿的形成；表皮疏水层抗菌消炎，避免外界流体侵入，预防细菌感染，修复病变组织，最终促进皮肤再生。亲水与疏水内存在结构与功能的梯度变化能够明显预防感染，缩短伤口愈合时间，减少愈合后瘢痕的增生；选用的材料具有良好的透气性与持水性，能够长时间地使烫伤创面维持一个正常呼吸的环境，促进伤口修复。制备条件温和，制作工艺过程简单，绿色环保，操作方便，成本低。
附图说明
图1是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜的亲水侧与疏水侧接触角图；
图2是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜的亲水侧与疏水侧接触角度数图；
图3是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的XRD衍射图谱；
图4是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的FTIR图谱；
图5是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的水蒸气透过率（WVP）图；
图6是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的亲水侧与疏水侧大肠杆菌抑菌圈图；
图7是实施例1反应条件制备的亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的SD大鼠皮肤缺损创面修复图。
具体实施方式
实施例1
（1）将0.2 g壳聚糖溶解于乙酸浓度为1wt％及PVA浓度为2wt%的混合水溶液中；
（2）在磁力搅拌下溶解以后，加入0.2 g丝素蛋白，充分搅拌，使其混合均匀，得到壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液；
（3）将500 mg的PLGA置于盛有5 mL分析纯的二氯甲烷中，均质机超声5min混合成初乳溶液；
（4）将250ul浓度为5wt%的抗坏血酸水溶液加入步骤（3）所得溶液中，均质机超声5min混合成复乳溶液；
（5）在超声条件下将步骤（4）所得溶液缓慢滴加入步骤（2）所得溶液中，均质机超声5min；（6）将步骤（5）所得溶液磁搅拌24 h除去有机溶剂放入不同的模具中，在-80℃冰箱冷冻6h；
（7）用涂布棒将1ml的茶树油均匀涂抹在步骤（6）所得产物上，放入-80℃冰箱冷冻2h；
（8）将步骤（7）所得产物经冷冻干燥即得到所述的不对称医用膜。
实施例2
（1）将0.5 g壳聚糖溶解于乙酸浓度为1.5wt％及PVA浓度为2wt%的混合水溶液中；
（2）在磁力搅拌下溶解以后，加入0.5 g丝素蛋白，充分搅拌，使其混合均匀，得到壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液；
（3）将500 mg的PLGA置于盛有5 mL分析纯的二氯甲烷中，均质机超声5min混合成初乳溶液；
（4）将250ul浓度为4wt%的抗坏血酸水溶液加入步骤（3）所得溶液中，均质机超声5min混合成复乳溶液；
（5）在超声条件下将步骤（4）所得溶液缓慢滴加入步骤（2）所得溶液中，均质机超声5min；（6）将步骤（5）所得溶液磁搅拌24 h除去有机溶剂放入不同的模具中，在-80℃冰箱冷冻8h；
（7）用涂布棒将2ml的茶树油均匀涂抹在步骤（6）所得产物上，放入-80℃冰箱冷冻3h；
（8）将步骤（7）所得产物经冷冻干燥即得到所述的不对称医用膜。
实施例3
（1）将0.8 g壳聚糖溶解于乙酸浓度为2wt％及PVA浓度为2wt%的混合水溶液中；
（2）在磁力搅拌下溶解以后，加入0.8 g丝素蛋白，充分搅拌，使其混合均匀，得到壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液；
（3）将500 mg的PLGA置于盛有5 mL分析纯的二氯甲烷中，均质机超声5min混合成初乳溶液；
（4）将250ul浓度为5wt%的抗坏血酸水溶液加入步骤（3）所得溶液中，均质机超声5min混合成复乳溶液；
（5）在超声条件下将步骤（4）所得溶液缓慢滴加入步骤（2）所得溶液中，均质机超声5min；（6）将步骤（5）所得溶液磁搅拌24 h除去有机溶剂放入不同的模具中，在-80℃冰箱冷冻12h；
（7）用涂布棒将4ml的茶树油均匀涂抹在步骤（6）所得产物上，放入-80℃冰箱冷冻4h；
（8）将步骤（7）所得产物经冷冻干燥即得到所述的不对称医用膜。
从图1和图2中可看出，不对称医用膜一端呈现亲水性，一端呈现疏水性。
不对称医用膜的水蒸气透过率（WVP）性能测试；
在圆口直径为 14 mm 的西林瓶中加入蒸馏水，使加入的量至瓶口6 mm 处为止。将不对称医用膜置于瓶口（疏水端朝上）称重。将称重后的西林瓶放入温度为30℃的干燥器中（保持RH= 0 %），每隔1h取出称重，总共测量6h，取算术平均值，由此计算出WVP值。计算公式为 WVP[g/（m·Pa·s）] =（Δm×x）/（ A×t×Δp），式中：WVP 为水蒸气透过系数，[g/（m·Pa·s）]；x为膜的厚度，mm；Δm 为稳定质量的增量，g；A为膜的面积，m2，本实验中膜的测试面积是196 mm2；t 为测定时间间隔，h；Δp 为水蒸气压差，Pa；膜两侧的RH为100 %，测定温度为30℃，Δp约为4 247 Pa。从图5中可看出，不对称医用膜具有良好的水蒸气透过率。
不对称医用膜的抗菌性能测试 ；
配制牛肉膏蛋白胨培养基接种大肠杆菌，将实施例1制备的不对称医用膜裁剪成成2 cm×2 cm的圆形，将亲水侧与疏水侧分别放置在细菌培养皿中24 h后观察抑菌情况，拍照，抑菌结果见图6。从图6中可看出，不对称膜具有良好的抗菌性，且茶树油疏水短抑菌性高于亲水端。
从图7中可看出，不对称医用膜具有良好的伤口修复功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种亲疏水性的双层皮肤修复膜材料的制备方法，其特征在于：仿造皮肤组织再生机制，利用二次冷冻一次干燥以及层层自组装制备技术，选用壳聚糖，丝素蛋白作为基底膜，PLGA@Vc微球作为嵌入体，构建亲水性烫伤修复底层，茶树油作为表层疏水侧阻止外界流体入侵抑制细菌感染，制备具有亲疏水性的双层皮肤修复膜；
包括以下步骤：
（1）将0.2~0.8 g壳聚糖溶解于乙酸浓度为1~2wt％及PVA浓度为2wt%的混合水溶液中；
（2）在磁力搅拌下溶解以后，加入0.2~0.8 g丝素蛋白，充分搅拌，使其混合均匀，得到壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液；
（3）将500 mg的PLGA置于盛有5 mL分析纯的二氯甲烷中，均质机超声5min混合成初乳溶液；
（4）将250-500ul浓度为3-5wt%的抗坏血酸水溶液加入步骤（3）所得溶液中，均质机超声5min混合成复乳溶液；
（5）在超声条件下将步骤（4）所得溶液缓慢滴加入步骤（2）所得溶液中，均质机超声5~10min；
（6）将步骤（5）所得溶液磁搅拌24 h除去有机溶剂放入不同的模具中，在-80℃冰箱冷冻6~12h；
（7）用涂布棒将1~4ml的茶树油均匀涂抹在步骤（6）所得产物上，放入-80℃冰箱冷冻2~4h；
（8）将步骤（7）所得产物经冷冻干燥即得到所述的具有亲疏水性的双层皮肤修复膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）壳聚糖和丝素蛋白的基底溶液中壳聚糖的体积比为30~70%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：茶树油是通过提取互叶白千层的叶子而得到的。
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