CN111359006B - 一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜及其制备方法。该方法将透明质酸和庆大霉素粉末、羧化壳聚糖分别溶解在MES溶液中，使其溶解并混合均匀，然后将混合液倒入特氟龙模具中铺平干燥，将干燥后的膜浸入EDC/NHS的乙醇溶液中进行反应。最后将反应后的凝胶膜用乙醇清洗。制备出高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜。本发明利用EDC/NHS作用下将透明质酸、羧化壳聚糖和庆大霉素相互交联，使得处理后的凝胶膜同时具有高强度、抗菌以及耐酶解性能，具有较高的应用价值。

Description

一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜及其制备方法
技术领域
发明属于高分子化学及生物材料技术领域，具体地说是涉及一种医用高强度高抗菌性耐酶解的凝胶膜的制备方法。
背景技术
医用敷料是一类用以覆盖疮、伤口或其他损伤的重要医用材料,它们可替代受损的皮肤起到暂时性屏障作用,避免或控制伤口感染,提供有利于创面愈合的环境。随着世界人口的老龄化，与老年人密切相关的压疮溃疡等慢性创面的治疗经成为一个日益严重的问题，现代新型医用敷料在世界医疗卫生领域得到日益重视，纱布、消毒棉等传统敷料越来越多地被新型医用敷料取代。现代新型敷料如薄膜，海绵，胶体，水凝胶和糊剂等，与传统敷料相比，其优点明显，即加快创面修复，减少伤口感染，提高治愈率，缩短病程，减轻患者痛苦，相应节省患者医疗经费；同时医用新型敷料使用也较为方便。
目前，基于透明质酸等天然生物高分子材料的水凝胶创面敷料由于具有皮肤修复和组织工程应用的潜力而成为新型敷料的研究热点。透明质酸是结缔组织结构形成的关键分子，支持胶原蛋白的形成和维持。但透明质酸力学性能差、稳定性差，限制了其临床应用。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰的产物，是一种天然多糖，对真菌、酵母和细菌具有抗菌活性。但壳聚糖水溶性差，限制了其生物应用。羧化壳聚糖是一种具有生物相容性和生物降解性的壳聚糖羧化衍生物，与壳聚糖相比具有更好的水溶性。此外，研究表明羧化壳聚糖比壳聚糖在抑制细菌生长方面有更令人满意的效果，可用于更多的生物医学系统。
庆大霉素为氨基糖甙类广谱抗生素，通过抑制细菌蛋白合成来治疗细菌感染。对多种革兰阴性菌及阳性菌都具有抑菌和杀菌作用。对绿脓杆菌、产气杆菌、肺炎杆菌、沙门氏菌属、大肠杆菌及变形杆菌等革兰阴性菌和金葡菌等作用较强。此外，庆大霉素的细菌耐药性低于其他氨基糖苷类。因此，庆大霉素被广泛应用于皮肤创伤的治疗。通过透明质酸与壳聚糖衍生物和抗生素分子间在交联剂的作用下进行化学交联，聚合形成的凝胶膜不仅可以改善其物理性能，还降低降解速度，而达到长效抗菌的效果。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜及其制备方法。本发明通过简便方法制备透明质酸与羧化壳聚糖和庆大霉素复合凝胶膜。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将透明质酸粉末溶解在MES溶液中，搅拌至完全溶解，并加入庆大霉素粉末混合均匀，然后加入羧化壳聚糖的MES溶液，高速搅拌混匀，制备成透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液；
（2）将步骤（1）所制得的透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液倒入模具中并铺平，置于烘箱35℃烘干12h，并脱模取下凝胶膜；
（3）将步骤（2）所制得的凝胶膜完全浸入到EDC/NHS乙醇溶液中，反应24h，最后将膜取出用无水乙醇清洗，自然干燥。
上述步骤（1）所述的透明质酸与MES溶液的质量体积比为1g：50~100mL；所述MES溶液的pH为5~6.5；透明质酸与羧化壳聚糖的质量比为1:0.2~2；所述EDC/NHS的摩尔比为4:1。
上述步骤（1）所述的透明质酸与羧化壳聚糖的质量比为1:0.2~2；，所述羧化壳聚糖的质量浓度为0.25~1%，透明质酸的质量浓度为0.5~1.25%。
本发明所述透明质酸的相对分子质量为80万~150万。
本发明上述的制备方法制备的医用高强度抗菌性耐酶解凝胶膜。
实现上述目的，本发明采用的具体合成方法为：
（1）将透明质酸粉末溶解在2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液水溶液（MES溶液）中，搅拌使其完全溶解，并加入庆大霉素粉末混合均匀，然后加入羧化壳聚糖的MES溶液混匀；制备成透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液；
（2）将步骤（1）所制得的透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液中倒入模具中铺平，烘箱干燥12h后，脱模取下得到复合凝胶膜；
（3）将步骤（2）所制得的透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素复合凝胶膜完全浸入到1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和 N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）乙醇溶液中，室温下反应24h，最后将其取出用无水乙醇清洗并自然干燥。
步骤（1）所述的透明质酸与羧化壳聚糖的质量比为1:0.2~2；，所述羧化壳聚糖的质量浓度为0.25~1%，透明质酸的质量浓度为0.5~1.25%。
步骤（3）所述的EDC与NHS最佳的摩尔比为4:1。
所述透明质酸其相对分子质量为80万~100万。
上述MES缓冲液的pH为5.5~6.5。
上述MES缓冲液作为反应介质。
2-(N-吗啉代)乙磺酸缓冲液简称MES缓冲液。
1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐简称EDC。
N-羟基琥珀酰亚胺简称NHS。
本发明有益效果为：本合成方法简便制备高强度高抗菌性耐酶解新型凝胶膜。工艺简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的高强度高抗菌性耐酶解新型凝胶膜的示意图。
图2为透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素新型凝胶膜在干燥和溶胀状态下的外观，图中：a干燥状态的凝胶膜，b溶胀状态的凝胶膜。
图3为新型凝胶膜对绿脓杆菌与葡萄球菌的抗菌性的效果图，图中：a为新型凝胶膜对绿脓杆菌的抗菌性的效果图，b为新型凝胶膜对葡萄球菌的抗菌性的效果图。
具体实施方式
实施例1
(一)新型凝胶膜的合成
（1） 称取0.2000g透明质酸和0.0200g硫酸庆大霉素用15mL MES缓冲液（50mmol/L，pH=5.5）磁力搅拌溶解。
（2）称取0.1000g羧化壳聚糖用5mL MES缓冲液溶解。
（3）将步骤（1）和步骤（2）溶液完全混合，继续磁力搅拌均匀。
（4）将步骤（3）混合后的溶液倒入特氟龙模具中铺平，置于烘箱35℃ 12h至干燥，脱模将膜取下。
（5） 称取0.2000g EDC和0.0300g NHS溶解在20mL无水乙醇中。
（6）将步骤（4）取得的膜完全浸入步骤（5）溶液中，静置反应24h，制得凝胶膜。
（7）将步骤（6）制得的凝胶膜取出浸入20mL无水乙醇中30min，重复3次，晾干。
(二)新型凝胶膜的外观：
如图2所示干燥凝胶膜呈现一种白色半透明状态，在水溶液中发生溶胀，变成一种柔软且透明度提高的凝胶膜。
(三)新型凝胶膜的溶胀比。
将实施例1制成的凝胶膜裁成2cm×2cm的方块，在烘箱中35℃烘干30min，取出称重。将干燥后的凝胶膜浸入20mL磷酸盐缓冲液（pH7.4）中，24h后取出，轻轻拭去表面多余水分，称重。
溶胀比%=
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（Md为溶胀前的重量，Ms为溶胀后的重量）。
测得膜的溶胀比为213.3%。说明凝胶膜有良好的吸水性，可以有效吸收伤口的渗出液。
实施例2
新型凝胶膜的酶解测试
用蒸馏水配置10000UI/mL的溶菌酶溶液，将实施例1制得的膜干燥后称重，置于溶菌酶溶液中，37℃水浴状态下50转/分钟速度搅拌。在特定时间取出干燥，测定剩余重量。
降解率%=
Figure 84988DEST_PATH_IMAGE002
（M0为起始重量，Md为降解后的重量）。
测得膜在7天时间里降解率为56.1%，在15天时间里降解率为65.7%。
因此该新型凝胶膜具有优良的耐酶解性能，可以保持较长时间不被降解，达到长效抗菌效果。
实施例3
新型凝胶膜的强度检测
对利用实施例1制备的新型凝胶膜的强度进行了测定。由于分子间相互生成肽键形成交联，具有交叉网络结构，对凝胶膜具有很好的增强作用，与步骤（4）膜进行对比，化学交联后的凝胶膜强度从10.45增加到113.63 MPa，提高了1086.9%。
新型凝胶膜的抗菌性能检测
为说明本发明新型凝胶膜的抗菌性，测定新型凝胶膜的抗菌性能。
利用实施例1制备的新型凝胶膜，分别对绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制性进行了检测，结果如图3所示，图3中的a为新型凝胶膜对绿脓杆菌的抗菌性的效果图，图3中的b为新型凝胶膜对葡萄球菌的抗菌性的效果图。可以看出，透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素复合物的凝胶膜具有明显的抑菌圈，因此该新型凝胶膜具有优良的抗菌性能，完全可满足医疗的需要。

Claims (2)

1.一种医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将透明质酸粉末溶解在MES溶液中，先加入庆大霉素溶液混合均匀，然后再加入羧化壳聚糖的MES溶液搅拌混匀，制备成透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液；
（2）将制得的透明质酸-羧化壳聚糖-庆大霉素凝胶溶液倒入特氟龙模具中并铺平并缓慢烘干并脱模；
（3）将烘干的膜完全浸入到EDC/NHS乙醇溶液中，最后将膜取出用无水乙醇清洗，自然干燥。
2.根据权利要求1所述的医用高强度高抗菌性耐酶解凝胶膜的制备方法，其特征在于：所述抗菌复合凝胶膜主要成分由透明质酸和羧化壳聚糖以及庆大霉素构成；所述的透明质酸与MES溶液的质量体积比为1g∶ 50-100mL；所述MES溶液的pH为5-6.5；所述EDC/NHS的摩尔比为4∶1；所述的透明质酸与羧化壳聚糖的质量比为1∶ 0.2-2；所述透明质酸的相对分子质量为80万~100万；所述凝胶溶液铺展平整后在35℃温度下缓慢烘干12小时；所述烘干膜浸入EDC/NHS溶液不超过24小时。
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