CN111529561A - 一种低温3d打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统，该系统的制备过程至少包括将乳化后的艾草精油与聚乙烯醇溶液混合得到的混合液通过低温3D打印法打印并循环冷冻解冻制备成凝胶缓释系统的过程。本发明的凝胶缓释系统采用低温3D打印法制备而成，避免艾草精油在制备过程中挥发造成的损失，最大程度保持其活性；该凝胶缓释系统可以常温下向空气中释放艾草精油；本发明可以克服传统艾灸排放大量烟尘以及存在安全隐患的缺点，同时又充分利用了艾草精油具有抗菌性促进创面愈合的优点；通过非接触促进创面或者感染创面的愈合，避免常规水凝胶贴膏剂对创面的刺激。

Description

一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统
技术领域
本发明涉及艾草精油的新应用领域，具体为一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统。
背景技术
艾是菊科多年生草本植物，分布甚广，为我国传统中药。蕲艾、北艾和川艾是其中较有代表性的品种，从艾叶中提取的挥发油具有平喘、镇咳、消痰、抑菌、抗过敏等多种药用效果。1985年朱亮锋等人第一次报道了艾蒿(秦岭北坡)、蕲艾精油的成分并对二者进行了比较，共鉴定出已知成分艾篙为32个，蕲艾为25个，两者有17个相同的化学成分。为了比较各品种化学成分的差异，找出药效与成分间的相互关系，洪宗国通过色谱-质谱联用分析对蕲艾、北艾、川艾精油进行了化学成分的比较研究。将采集的样品阴干，用塑料薄膜密封，于同日对上述三样品分别用水蒸汽蒸馏法提取精油，蕲艾、北艾和川艾的出油率分别为1.06％,0.53％和0.47％，蕲艾出油率高，更具开发价值。
现代药理研究表明，艾的主要成分是精油，具有一定挥发性，艾燃烧生成的挥发油有抑菌杀菌作用，在局部艾熏可抑制金葡菌、乙型链球菌、大肠杆菌和绿脓杆菌，日本学者发现艾燃烧后的残留物仍然含有此类挥发油，可附着在皮肤上，通过灸热而从皮肤处渗透进机体内。艾叶中所含的多种化学成分，具有扩张血管、加快血细胞流速、改善营养等作用，其燃烧时释放的热量，还能够改善局部组织的血液循环，增强新陈代谢，使得组织缺氧、炎性水肿得以改善，病变组织得以修复再生，达到祛於生新的效果。在压疮疮面上施灸可以达到活血化瘀、温通气血、疏通经络、消瘀散结的目的，从而使压疮疮面干燥，促进疮面愈合，并有利于代谢产物的排除，从而大大缩短了治疗时间。
然而艾条或艾绒在燃烧产热和产生穴位渗透作用的同时，排放大量的烟尘，污染治疗环境，并存在安全隐患，是艾灸临床难以解决的问题，导致了临床中出现重针轻灸或信针弃灸的局面。以传统中医理论为基础，应用电学、光学、生物学、燃烧学、传热学、及激光技术等多种高新科技的艾灸器在医疗器械市场中不断涌现，如多功能艾灸器、电热艾灸仪、微波艾灸器、红外艾灸治疗仪、智能控制艾灸器、万向定位自动推进式艾灸器等。
随着材料科学以及生物学技术的发展，艾草精油的提取技术日益完善，将艾草精油和材料结合成为新的发展趋势。
发明内容
为了克服传统艾灸排放大量烟尘以及存在安全隐患的缺点，利用艾草精油具有抗菌性促进创面愈合的优点，本发明提出制备一种常温下向空气中释放艾草精油的缓释系统，通过非接触的方式促进创面或者感染创面的愈合，减少艾灸或者水凝胶贴膏剂对创面的刺激。
本发明的一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统，该系统的制备过程至少包括将乳化后的艾草精油与聚乙烯醇溶液混合得到的混合液通过低温3D打印法打印并循环冷冻解冻制备成凝胶缓释系统的过程。
进一步，其制备过程主要包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇溶解于90-100℃的水中配制成聚乙烯醇水溶液A；
(2)将艾草精油加入乳化剂水溶液中进行乳化配制成艾草精油混合液B；
(3)将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成艾草精油混合液C；
(4)将混合液C装入低温3D打印机料筒，低温3D打印机将混合液C以凝胶丝条的形式打入低温接收装置内，纵横交错的凝胶丝条经3-5次冷冻解冻得到艾草精油凝胶缓释系统。
该低温接收装置可以具体为框槽，3D打印机输出的凝胶丝条在框槽内沉积凝固。
进一步，聚乙烯醇的醇解度90～99％，聚合度为1750～2400，聚乙烯醇水溶液的浓度(w/v)为5～15％。
进一步，艾草精油混合液的浓度(v/v)为0.2～8％。
进一步，乳化剂为十二烷基硫酸钠、吐温-80中的一种或者二者的混合物。
进一步，乳化剂浓度为0.1％～2％(w/v)。
进一步，打印料筒配合使用的针头直径为160μm～600μm。
进一步，低温3D打印机料筒及低温接收装置的温度为-5℃～-15℃。
进一步，相邻两条凝胶丝条之间的间距为200μm～800μm。
进一步，冷冻温度为-15℃～-70℃，解冻温度为15℃～35℃，单次冷冻解冻时间为12～24h。
与现有技术相比，本发明提出了一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统，该凝胶缓释系统采用低温3D打印法制备而成，避免艾草精油在制备过程中挥发造成的损失，最大程度保持其活性；该凝胶缓释系统可以常温下向空气中释放艾草精油；本发明可以克服传统艾灸排放大量烟尘以及存在安全隐患的缺点，同时又充分利用了艾草精油具有抗菌性促进创面愈合的优点；通过非接触促进创面或者感染创面的愈合，避免常规水凝胶贴膏剂对创面的刺激。
附图说明
图1为本发明的一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统与低温接收装置的位置关系示意图；
图2为本发明的一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统的放大结构示意图。
图中：1、框槽；11、凝胶丝条；12、凝胶孔；2、凝胶缓释系统。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
将醇解度99％、聚合度1750的聚乙烯醇溶解于98℃的水中配制成10％(w/v)聚乙烯醇水溶液A；将艾草精油加入1％(v/v)十二烷基硫酸钠水溶液中进行乳化配制成1％(v/v)艾草精油混合液B；将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成混合液C；将混合液C装入-10℃的3D打印机料筒，进行低温3D打印，打印所用针头直径为410μm，低温接收装置温度为-10℃，凝胶丝条间距500μm(即凝胶孔的孔径为500μm)，将打印制备的凝胶进行3次冷冻解冻得到本发明的艾草精油凝胶缓释系统，冷冻温度为-15℃，解冻温度为25℃，单次冷冻解冻时间为12h。
实施例2
将醇解度99％、聚合度2400的聚乙烯醇溶解于99℃的水中配制成10％(w/v)聚乙烯醇水溶液A；将艾草精油加入0.8％(v/v)吐温-80水溶液中进行乳化配制成0.5％(v/v)艾草精油混合液B；将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成混合液C；将混合液C装入-8℃的3D打印机料筒，进行低温3D打印，打印所用针头直径为260μm，低温接收装置温度为-8℃，凝胶丝条间距500μm(即凝胶孔的孔径为500μm)，将打印制备的凝胶进行4次冷冻解冻得到本发明的艾草精油凝胶缓释系统，冷冻温度为-20℃，解冻温度为25℃，单次冷冻解冻时间为24h。
实施例3
将醇解度99％、聚合度2400的聚乙烯醇溶解于99℃的水中配制成10％(w/v)聚乙烯醇水溶液A；将艾草精油加入2％(v/v)十二烷基硫酸钠水溶液中进行乳化配制成1％(v/v)艾草精油混合液B；将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成混合液C；将混合液C装入-15℃的3D打印机料筒，进行低温3D打印，打印所用针头直径为260μm，低温接收装置温度为-15℃，凝胶丝条间距600μm(即凝胶孔的孔径为600μm)，将打印制备的凝胶进行4次冷冻解冻得到本发明的艾草精油凝胶缓释系统，冷冻温度为-70℃，解冻温度为25℃，单次冷冻解冻时间为12h。
实施例4
将醇解度99％、聚合度1750的聚乙烯醇溶解于99℃的水中配制成10％(w/v)聚乙烯醇水溶液A；将艾草精油加入1％(v/v)十二烷基硫酸钠和1％(v/v)吐温-80混合水溶液中进行乳化配制成1％(v/v)艾草精油混合液B；将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成混合液C；将混合液C装入-10℃的3D打印机料筒，进行低温3D打印，打印所用针头直径为410μm，低温接收装置温度为-10℃，凝胶丝条间距600μm(即凝胶孔的孔径为600μm)，将打印制备的凝胶进行4次冷冻解冻得到本发明的艾草精油凝胶缓释系统，冷冻温度为-70℃，解冻温度为20℃，单次冷冻解冻时间为12h。
实施例5
本实施例对于实施例1-4所得的凝胶缓释系统进行测试。
实验方法：选择SPF级12周SD雄性大鼠，体重200～260g，10％水合氯醛腹腔麻醉处死，用医用备皮刀小心取毛，保证皮肤完整无破损。剪取腹部皮肤，将取下的皮肤平铺于干净的玻璃板上，角质层朝下，用刀片小心除去皮下的脂肪组织及粘连物，然后用0.9％生理盐水冲洗干净，置低温冰箱保存备用(-25℃)。实验前自然解冻，并用0.9％生理盐水浸泡30min。采用药物透皮吸收扩散试验仪，扩散面积为2.2692cm2。剪取扩散面积相当的凝胶缓释系统，将凝胶缓释系统、离体大鼠皮(角质层一侧朝向给药室)依次固定在给药室和扩散池之间。凝胶缓释系统直接接触给药池液体，给药池和扩散池均加入5.5mL 20％乙醇生理盐水，整个实验设定温度42℃，恒速200r/min搅拌1小时，取扩散池溶液50μl，每次进样量1μl，进行气相色谱分析，三次重复测量取平均值。
气相色谱分析仪器：Agilent 7890B气相色谱仪，FID检测器。
色谱柱：HP-FFAP，30M×0.32mm×0.25um柱。
柱温:初始60℃，保持2分钟，20℃/min升到120℃，保持3分钟。
检测器温度：220℃
进样口温度：160℃
氮气流量：1.5mL/min，氢气流量：40mL/min，空气流量：400mL/min，分流比1:1艾草精油凝胶缓释外标物质标准液制备：87.5mg叶桉油(95％)超声溶解于100mL 20％0.9％生理盐水中，浓度为831μm/mL。
实施例1的体外透皮吸收气相色谱分析检测结果：桉叶油醇的峰面积8.4，桉叶油醇浓度为4.0μg/mL，透皮吸收率为45.34％，优于其它实施例的透皮率，主要原因在于艾草精油浓度高、针头直径较大、凝胶丝条间距较小。
尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨下做出的许多变形，均属于本发明的保护之列。

Claims (10)

1.一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统，其特征在于，该系统的制备过程至少包括将乳化后的艾草精油与聚乙烯醇溶液混合得到的混合液通过低温3D打印法打印并循环冷冻解冻制备成凝胶缓释系统的过程。
2.根据权利要求1所述的一种低温3D打印法制备的艾草精油凝胶缓释系统，其特征在于，其制备过程主要包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇溶解于90-100℃的水中配制成聚乙烯醇水溶液A；
(2)将艾草精油加入乳化剂水溶液中进行乳化配制成艾草精油混合液B；
(3)将降至常温的溶液A加入混合液B中搅拌均匀配制成艾草精油混合液C；
(4)将混合液C装入低温3D打印机料筒，低温3D打印机将混合液C以凝胶丝条的形式打入低温接收装置内，纵横交错的凝胶丝条经多次冷冻解冻得到艾草精油凝胶缓释系统。
3.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，聚乙烯醇的醇解度90～99％，聚合度为1750～2400，聚乙烯醇水溶液的浓度(w/v)为5～15％。
4.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，艾草精油混合液的浓度(v/v)为0.2～8％。
5.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，乳化剂为十二烷基硫酸钠、吐温-80中的一种或者二者的混合物。
6.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，乳化剂浓度为0.1％～2％(w/v)。
7.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，打印料筒配合使用的针头直径为160μm～600μm。
8.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，低温3D打印机料筒及低温接收装置的温度为-5℃～-15℃。
9.根据权利要求2所述的缓释系统，其特征在于，相邻两条凝胶丝条之间的间距为200μm～800μm。
10.根据权利要求2所述的循环冷冻解冻温度，其特征在于，冷冻温度为-15℃～-70℃，解冻温度为15℃～35℃，单次冷冻解冻时间为12～24h。
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