CN111658817A - 一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂及其制备方法，包含以下组分：15‑25wt％的生物活性玻璃、0.5‑1.5wt％的助悬剂、30‑45wt％的稳定剂、15‑30wt％的分散剂、0.5‑5wt％的pH调节剂，余量为水；所述生物活性玻璃由SiO₂、CaO、P₂O₅和ZnO组成，且摩尔比为30‑36:15‑20:1.2‑2:4‑8，pH值为9‑12，粒度为200‑400nm。上述生物活性喷剂能够增强生物活性玻璃的抗菌活性以及细胞亲和性，促进伤口愈合，碱性、渗透压(体表创面渗透压)等对人体的刺激性指标更小，无明显疼痛感，患者的顺应性好；产品稳定性好，不产生团聚。

Description

一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂及其制备方法

技术领域

本发明属于伤口生物活性敷料技术领域，特别是促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂。

背景技术

人们在日常生活中容易受到各种意外伤害，如擦伤、运动创伤、交通事故和手术等，很容易造成人体皮肤组织的损伤缺失。当皮肤组织受到损伤时，多种细胞和细胞外通路被激活共同参与组织修复工作，但组织创面的自我修复往往太慢，导致伤口不能及时愈合，增加了外界病原微生物进入伤口导致感染的风险，甚至危及生命。

生物活性玻璃作为一种无机生物医用活性材料，一般由SiO₂、CaO、P₂O₅等氧化物所组成，具有良好的生物相容性，能与机体软组织形成化学键合抑制细菌生长，促进皮肤的再生和创面愈合。虽然生物活性玻璃能够显著促进创面的愈合，但其直接用于创面时，一方面在生理环境下离子释放导致pH值升高，容易增强患者的疼痛感，并可能导致生物活性玻璃中离子的突释，不能保证元素离子的生物学功能有效性；另一方面由于生物活性玻璃的尺寸问题容易引起伤口的免疫炎症反应，从而限制生物活性玻璃的临床应用。

目前医用生物活性玻璃类产品大多制备为粉剂、凝胶剂、膏剂等，如专利CN110151784A提到一种用于伤口护理的载碘生物活性玻璃及其应用，将碘与生物活性玻璃结合在一起，虽然提高其抑菌性能，但最终产品的pH为10-11，容易造成伤口刺激性大、患者的耐受性较差等问题。专利CN110101899A提到一种医用水胶体敷料及其制备方法，能够避免膏剂，乳液等类型材料难以粘附在伤口的问题，且pH处于中性，但是实际应用中，由于其水胶体耐热性较差，难以进行有效的终端灭菌。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，选择掺杂了微量元素Zn²⁺的纳米尺度生物活性玻璃为活性成分，通过处方优化(包括助悬剂、稳定剂和分散剂等)制备生物活性玻璃喷剂，得到生物学性能以及理化性质优异的创面护理产品，具体通过以下技术实现。

一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，包含以下组分：15-25wt％的生物活性玻璃、0.5-1.5wt％的助悬剂、30-45wt％的稳定剂、15-30wt％的分散剂、0.5-5wt％的pH调节剂，余量为水；

所述生物活性玻璃由SiO2、CaO、P2O5和ZnO组成，且摩尔比为30-36:15-20:1.2-2:4-8，pH值为9-12，粒度为200-400nm。

上述生物活性玻璃喷剂，在生物活性玻璃掺杂微量元素Zn，通过与SiO₂、CaO、P₂O₅之间的协同作用，能够增强生物活性玻璃的抗菌活性以及细胞亲和性，促进伤口愈合。当缺少Zn元素时，其抗菌活性和细胞亲和性会受到明显不利影响。纳米尺度的生物活性玻璃活性具有良好的分散性、吸附特性和体外矿化性能，比普通生物活性玻璃表现出更高的生物活性。上述生物活性玻璃喷剂由于是水溶性悬浊剂，多次涂抹伤口也不会出现发热情况，与市面产品相比较，碱性、渗透压(体表创面渗透压)等对人体的刺激性指标更小，无明显疼痛感，患者的顺应性好。

优选地，包含以下组分：20wt％的生物活性玻璃、1wt％的助悬剂、40wt％的稳定剂、25wt％的分散剂、3wt％的pH调节剂，余量为水。

更优选地，所述生物活性玻璃的SiO2、CaO、P2O5和ZnO的摩尔比为32:16:1.6:6.4。

更优选地，所述助悬剂为卡波姆940、透明质酸、明胶中的至少一种。

进一步优选地，所述助悬剂选用透明质酸时的分子量为：1-100万。

更优选地，所述稳定剂为丙二醇、甘油或聚乙烯醇中至少一种。

更优选地，所述分散剂为聚乙二醇-400或吐温-80。

更优选地，所述pH调节剂为盐酸、酒石酸、柠檬酸或乳酸。

本申请还提供了上述促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、按比例称取助悬剂、pH调节剂和水，50-80℃下水浴搅拌5-30min，然后加入0.8-1.5wt％的助悬剂，20-80℃下继续水浴搅拌5-12h，搅拌速度为200-300rpm；

S2、按比例称取分散剂、生物活性玻璃混合均匀后加入到步骤S1所得溶液中，60℃下水浴搅拌2-4h，搅拌速度为200-300rpm；最后用玻璃瓶包装密封后，经钴-60辐照灭菌，即得生物活性玻璃喷剂成品。

上述制备方法的制备原理是：将生物活性玻璃(BAG颗粒)分散于分散剂液体中，此时生物玻璃较为均匀的分散开，也可以理解为BAG颗粒被分散剂包裹，然后再加入到步骤S1制备的凝胶水溶液中。这样做法有利于保证BAG颗粒的分散和产品重悬稳定性，类似于水包油的结构，不会产生团聚，生产加工效率更高。现有的生物活性玻璃凝胶剂由于受到辐照后会严重影响凝胶的形成状态，因此大多数不能进行辐照灭菌。而采用本专利的上述制备方法制备的生物活性玻璃喷剂，即使采用辐照灭菌，凝胶悬浊液的重悬稳定性也基本保持不变，从而能有效地将辐照灭菌应用于生物活性玻璃悬浊液喷剂中。

优选地，上述促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的制备方法包括如下步骤：

S1、按比例称取助悬剂、pH调节剂和水，60℃下水浴搅拌20min，然后加入1wt％的助悬剂，60℃下继续水浴搅拌8h，搅拌速度为250rpm；

S2、按比例称取分散剂、生物活性玻璃混合均匀后加入到步骤S1所得溶液中，60℃下水浴搅拌3h，搅拌速度为250rpm；最后用玻璃瓶包装密封后，经钴-60辐照灭菌，即得生物活性玻璃喷剂成品。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、在生物活性玻璃中掺杂微量元素Zn²⁺，通过与SiO₂、CaO、P₂O₅之间的协同作用，能够增强生物活性玻璃的抗菌活性以及细胞亲和性，促进伤口愈合；

2、纳米尺度的生物活性玻璃活性具有良好的分散性、吸附特性和体外矿化性能，比普通生物活性玻璃表现出更高的生物活性；

3、上述生物活性玻璃喷剂由于是水溶性悬浊剂，多次涂抹伤口也不会出现发热情况，与市面产品相比较，碱性、渗透压(体表创面渗透压)等对人体的刺激性指标更小，无明显疼痛感，患者的顺应性好。

4、采用本专利的制备方法制备的喷剂，分散和产品重悬稳定性好，不会产生团聚，生产加工效率更高；在保证产品稳定性的前提下还能运用灭菌效果更好的辐照灭菌。

附图说明

附图1为实施例1制备的生物活性玻璃喷剂使用至30天的物理稳定性(沉降体积比)变化折线图；

附图2为实施例1-5、对比例1、2、空白对照组的小鼠创面愈合程度的折线图；

附图3为实施例1、生物活性玻璃粉剂、空白组的小鼠创面愈合的照片对比。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，除非有特殊说明，否则均采用如下原料：生物活性玻璃由SiO₂、CaO、P₂O₅和ZnO组成，且摩尔比为32:16:1.6:6.4，pH值为10，粒度为300nm；助悬剂选用卡波姆940，稳定剂选用甘油，分散剂选用吐温-80，pH调节剂选用酒石酸。

以下实施例和对比例，除非有特殊说明，否则都按以下制备方法制备生物活性玻璃喷剂：

S1、按比例称取助悬剂、pH调节剂和水，60℃下水浴搅拌20min，然后加入1wt％的助悬剂，60℃下继续水浴搅拌8h，搅拌速度为250rpm；

S2、按比例称取分散剂、生物活性玻璃混合均匀后加入到步骤S1所得溶液中，60℃下水浴搅拌3h，搅拌速度为250rpm；最后用玻璃瓶包装密封后，经钴-60辐照灭菌，即得生物活性玻璃喷剂成品。

实施例1

本实施例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，包含以下组分：20wt％的生物活性玻璃、1wt％的助悬剂、40wt％的稳定剂、25wt％的分散剂、3wt％的pH调节剂，余量为水；所采用生物活性玻璃中，SiO₂、CaO、P₂O₅、ZnO的摩尔比为32:16:1.6:6.4。

实施例2

本实施例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，包含以下组分：25wt％的生物活性玻璃、1.5wt％的助悬剂、30wt％的稳定剂、15wt％的分散剂、5wt％的pH调节剂，余量为水。

实施例3

本实施例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，包含以下组分：15wt％的生物活性玻璃、0.5wt％的助悬剂、45wt％的稳定剂、30wt％的分散剂、0.5wt％的pH调节剂，余量为水。

实施例4

本实施例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，所采用生物活性玻璃中，SiO₂、CaO、P₂O₅、ZnO的摩尔比为36:20:1.2:4。

实施例5

本实施例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，所采用生物活性玻璃中，SiO₂、CaO、P₂O₅、ZnO的摩尔比为30:15:2:8。

对比例1

本对比例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的原料配方与实施例1相同，不同之处在于，所采用生物活性玻璃中不含ZnO，即只含有SiO₂、CaO、P₂O₅且摩尔比为32:16:1.6。

对比例2

本对比例提供的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的原料配方与实施例1相同，不同之处在于，所采用生物活性玻璃中不含P₂O₅，即只含有SiO₂、CaO、ZnO且摩尔比为32:16:6.4。

应用例1：实施例1-5和对比例1、2的重悬沉降情况比较

对实施例1-5和对比例1、2所制得的生物活性玻璃喷剂样品进行pH值、物理稳定性以及重悬性能方面进行考察，具体实施方法如下：

1、pH值的测定：各取实施例1-5和对比例1、2所得到的生物活性玻璃喷剂1g加入到5mL水中，超声30min后5000rpm下离心5min，取上清液于10mL容量瓶中，定容至刻度线，超声5min混匀，从中取5mL使用pH计测定，数据结果见表1。

2、物理稳定性的测定：采用《中国药典》(2015版)四部通则中沉降体积比检查法对实施例1-5和对比例1、2所得到的生物活性玻璃喷剂进行对比，具体方法为：用8个100mL具塞量筒分别量取实施例1-5和对比例1、2制备的生物活性玻璃喷剂各50mL，密塞，用力振摇1min，记下混悬物的开始高度H₀，室温下静置3小时，记下混悬物的最终高度H，按公式“沉降体积比＝H/H₀”计算沉降体积比。具体结果如下表1所示。

3、重悬性能测定：量取实施例1-5和对比例1、2所得到的生物活性玻璃喷剂各50mL于100mL具塞量筒中，待所有生物活性玻璃喷剂样品的凝胶基质与助悬剂完全分散开后，剧烈摇晃1min，观察重新混悬情况，如下表1所示。

表1生物活性玻璃喷剂性能比较

样品	pH值	3h沉降体积比	重悬情况
				实施例1	6.6±0.4	0.99±0.02	可以重悬
实施例2	6.5±0.2	0.98±0.01	可以重悬
				实施例3	7.0±0.3	0.95±0.03	可以重悬
实施例4	6.8±0.2	0.99±0.01	可以重悬
				实施例5	6.9±0.3	0.99±0.01	可以重悬
对比例1	6.4±0.4	0.91±0.02	可以重悬
				对比例2	6.8±0.2	0.93±0.03	可以重悬

根据表1所示，实施例1-5和对比例1、2所得到的生物活性玻璃喷剂的pH通过调节后的pH值均能够达到机体适应的范围6-8之间，说明采用该方法所制备的产品均能得到适用于机体伤口所能够承受的pH范围；经3小时静置后，沉降体积比不低于0.90，符合《中国药典》要求。

应用例2：生物活性玻璃喷剂的物理稳定性的时间考察

取实施例1所得生物活性玻璃喷剂各50mL分装于3个100mL具塞量筒中，分别置于4℃、25℃、40℃恒温环境中，每2天记录其沉降体积比，详细结果见表2、图1。

表2实施例1的生物活性玻璃喷剂在不同环境温度下随时间的沉降体积比

从表2和图1可以看出，所制备生物活性玻璃喷剂在不同温度下，30天内的沉降体积比均未低于0.90，符合喷剂的物理稳定性要求。

应用例3：生物活性玻璃喷剂的对创面愈合疗效测试

1、试验方法：动物实验选用昆明种小鼠40只，每只小鼠背部无菌环境下产生1个直径为2cm的创面；将小鼠随机分为8组，每组5只。

每组小鼠的伤口具体处理方式是：空白对照组，仅使用灭菌纱布覆盖，并使用灭菌弹力绷带缠裹固定，每2天更换一次；实施例1-5和对比例1、2组从第0天开始直接将各自制备的生物活性玻璃喷剂在创面上涂抹均匀，覆盖灭菌纱布，并使用灭菌弹力绷带缠裹固定，随后每2天更换一次，并观察创面愈合情况。

创面愈合评价方法为：每隔两天使用数字照相机观察创面修复及其肉芽组织生长情况，并作记录。愈合程度公式为“创面愈合率＝(A₀-A_t)/A0×100％”，A₀为初始创面面积，A_t为时间点t时的创面面积。为了测定创面的愈合，术后每隔两天将残留的创面边缘描绘到透明的胶片上，扫描标记的示踪胶片，创面面积用图像分析软件计算(Image-Pro plus)。当创面覆盖一层新的表皮时即认为创面已愈合，愈合时间即从手术实施到表皮完全覆盖创面时的时间。创面愈合结果如表3和附图2所示

表2实施例1的生物活性玻璃喷剂在不同环境温度下随时间的沉降体积比

从表3和附图2可以得知，与空白对照组相比，实施例1-5和对比例1、2所制备的生物活性玻璃喷剂均能够促进小鼠背部创面快速愈合，相对于空白对照组，P值<0.001，具有显著性差异。根据表3的数据和图2的折线趋势可以看出，实施例1-5制备的生物活性玻璃喷剂的疗效优于对比例1、2的生物活性玻璃喷剂，使用实施例1的对促进伤口愈合的效果最佳。由此可见，当缺少ZnO或P₂O₅时，制备的生物活性玻璃喷剂虽然能起到一定的促进伤口愈合的效果，但促进程度明显不如同时使用SiO₂、CaO、ZnO、P₂O₅制备的生物活性玻璃喷剂。

在对比创面愈合效果时，还对生物活性玻璃粉末直接敷在小鼠的背部创面上(即不制作成喷剂，生物活性玻璃中的SiO₂、CaO、P₂O₅和ZnO含量与实施例1的相同，pH值和粒度也相同)，记为生物活性玻璃粉末组。对实施例1、生物活性玻璃粉剂组、空白对照组的小鼠创面实际愈合情况如附图3，直观的展现了实施例1制备的生物活性玻璃喷剂的优异的促进伤口愈合进程，且未对伤口产生刺激及其他不良反应。

Claims (10)

1.一种促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，包含以下组分：15-25wt％的生物活性玻璃、0.5-1.5wt％的助悬剂、30-45wt％的稳定剂、15-30wt％的分散剂、0.5-5wt％的pH调节剂，余量为水；

所述生物活性玻璃由SiO₂、CaO、P₂O₅和ZnO组成，且摩尔比为30-36:15-20:1.2-2:4-8，pH值为9-12，粒度为200-400nm。

2.根据权利要求1所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，包含以下组分：20wt％的生物活性玻璃、1wt％的助悬剂、40wt％的稳定剂、25wt％的分散剂、3wt％的pH调节剂，余量为水。

3.根据权利要求1或2所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述生物活性玻璃的SiO₂、CaO、P₂O₅和ZnO的摩尔比为32:16:1.6:6.4。

4.根据权利要求1或2所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述助悬剂为卡波姆940、透明质酸、明胶中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述助悬剂选用透明质酸时的分子量为：1-100万。

6.根据权利要求1或2所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述稳定剂为丙二醇、甘油或聚乙烯醇中至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇-400或吐温-80。

8.根据权利要求1或2所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂，其特征在于，所述pH调节剂为盐酸、酒石酸、柠檬酸或乳酸。

9.权利要求1所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按比例称取助悬剂、pH调节剂和水，50-80℃下水浴搅拌5-30min，然后加入0.8-1.5wt％的助悬剂，20-80℃下继续水浴搅拌5-12h，搅拌速度为200-300rpm；

S2、按比例称取分散剂、生物活性玻璃混合均匀后加入到步骤S1所得溶液中，60℃下水浴搅拌2-4h，搅拌速度为200-300rpm；最后用玻璃瓶包装密封后，经钴-60辐照灭菌，即得生物活性玻璃喷剂成品。

10.权利要求9所述的促进伤口愈合的生物活性玻璃喷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按比例称取助悬剂、pH调节剂和水，60℃下水浴搅拌20min，然后加入1wt％的助悬剂，60℃下继续水浴搅拌8h，搅拌速度为250rpm；

S2、按比例称取分散剂、生物活性玻璃混合均匀后加入到步骤S1所得溶液中，60℃下水浴搅拌3h，搅拌速度为250rpm；最后用玻璃瓶包装密封后，经钴-60辐照灭菌，即得生物活性玻璃喷剂成品。

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