CN111905144B - 一种可生物降解的晶胶敷料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可生物降解的晶胶敷料及其制备方法和应用，属于生物医用材料技术领域，选择了氨基化合物作为主要成分，选择的氨基化合物均具有良好的生物相容性，并能够在生物体内降解。因此通过EDC盐酸盐、NHS催化氨基化合物中的氨基与羧基发生酰胺化反应形成晶胶基本的网络结构。该晶胶敷料在自由状态时为相互连通的孔，与形状自由态比较，晶胶敷料在形状固定态表现为坍塌且闭合的孔，但晶胶敷料样品仍保持未破损的网络结构。本发明的制备方法简单，成本低廉，易于携带，且可生物降解，制备得到的晶胶敷料能够快速止血，在作为促进伤口愈合的新型止血剂上具有巨大的潜力。

Description

一种可生物降解的晶胶敷料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种可生物降解的晶胶敷料及其制备方法和应用。
背景技术
战争，交通事故和自然灾害的发生很容易导致人体出血。据报道，全世界有超过30％的创伤性死亡是由于失血过多造成的。因此，具有快速止血作用的止血剂对于严重的创伤性出血治疗至关重要。尽管现有的氰基丙烯酸酯、戊二醛交联的白蛋白、基于沸石的QuickClot或基于血纤蛋白的绷带的止血材料具有很高的止血效率，但它们通常无法阻止深层的或伤口较窄、不可按压的出血。特别是，外科缝合线是唯一一种可在临床上封堵伤口以阻止主动脉大出血的方法，但其在紧急急救中难以应用。
此外，除了能够应付不同类型的伤口出血外，理想的止血材料还应具有良好的生物相容性和生物降解性，以避免材料去除引起的继发性损伤。处理出血的常规方法是止血剂机械挤压伤口，这将不可避免地导致止血剂粘附在伤口上。止血剂的强行剥离经常会撕裂伤口，并导致继发性出血和疼痛。这使得常见伤口和外科手术等很难更换旧的伤口敷料而又不引起继发感染或出血。因此，迫切需要开发一种可生物降解的止血剂，该止血剂无需去除且可迅速停止不同类型的伤口出血，包括深而狭窄的、不可按压的出血和致命的大量出血。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可生物降解的晶胶敷料及其制备方法和应用，以解决现有的止血材料不能用于深而狭窄的、不可按压的出血和致命的大量出血的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种可生物降解的晶胶敷料的制备方法，包括如下步骤：
S1：配制氨基化合物溶液和催化剂溶液，所述氨基化合物为明胶、氨基化透明质酸或氨基化海藻酸钠，所述催化剂为EDC盐酸盐和NHS的混合物；
S2：将S1制备的氨基化合物溶液和催化剂溶液混合，得到混合溶液；混合溶液中氨基化合物的质量百分数为0.5％～15.0％，氨基化合物中的氨基、EDC盐酸盐和NHS的摩尔比为1：(0.25～5)：(0.25～5)；所述混合溶液中还添加有多巴胺溶液和氧化剂，多巴胺的浓度为0～15mg/mL。
S3：将S2中的混合溶液置于-20～-7℃条件下反应12～72h，得到交联晶胶网络，将交联晶胶解冻后进行冷冻干燥，得到可生物降解的晶胶敷料。
优选地，氧化剂与多巴胺的摩尔比为(0.25～3)：1。
进一步优选地，所述氧化剂为高碘酸钠。
优选地，所述多巴胺溶液通过将盐酸多巴胺溶解于去离子水中制备而成。
优选地，S1所述的氨基化溶液和催化剂溶液制备之后置于-10～10℃温度条件下进行预冷却。
优选地，S3所述的冷冻干燥是在-80℃～-1℃进行的。
优选地，S3中所述的交联晶胶解冻后置于去离子水中透析1～30天。
一种可生物降解的晶胶敷料，所述晶胶敷料为相互连通的多孔网络状结构，孔径为25～70μm。
晶胶敷料在制备抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌药物中的应用。
晶胶敷料在制备止血药物中的应用。
利用上述制备方法制备的可生物降解的晶胶敷料在制备止血药物中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种可生物降解的晶胶敷料的制备方法，选择了氨基化合物作为主要成分，氨基化合物为明胶(GT)、氨基化透明质酸(AHA)或氨基化海藻酸钠(ASA)。GT、AHA和ASA均具有良好的生物相容性，并能够在生物体内降解，且在体内降解过程中产生的炎症反应很小。同时，以1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC盐酸盐)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的混合物作为上述聚合反应的催化剂，在催化剂的作用下，GT、AHA和ASA中的活性氨基和羧基易于化学交联形成3D网络。利用扫描电镜观察本发明制备的晶胶敷料在不同状态下的微观形貌，该晶胶敷料在初始状态时为贯穿多孔的结构，与初始态比较，晶胶敷料在形状固定态表现为坍塌且闭合的孔，但晶胶敷料样品仍保持未破损的网络结构。当形状固定态的晶胶敷料吸收液体恢复后，晶胶敷料呈现出与其原始状态相似的微观相貌。说明利用本发明方法制备的晶胶敷料既有良好的形状固定性能又具有优秀的形状恢复性能。对本发明制备的晶胶敷料进行力学性能测试，所有的晶胶敷料在承受80％以内的应变时，经历10次循环应力-应变压缩后均保持完整形状和良好的弹性。说明本发明制备的晶胶敷料具有良好的形状回复率以及足够的、可调的机械性能。因此，利用本发明方法制备的晶胶敷料对于多种类型的伤口出血具都有极好的止血能力，并且因为生物降解性能较好，使用本发明的晶胶敷料后无需彻底移除。本发明的制备方法简单，成本低廉，易于携带，且制备的晶胶敷料可生物降解、能够快速止血。
因为多巴胺(DA)上的儿茶酚基团具有还原性而具有出色的抗氧化能力，有利于通过平衡伤口微环境的氧化/还原能力来增强伤口的愈合过程，能够改善体内的凝血效率，多巴胺中的邻苯二酚基团具有良好的组织粘附性，能够增强血液细胞/血小板的粘附和活化。当向混合溶液中添加多巴胺和氧化剂时，多巴胺经过氧化剂氧化后能够发生自聚合形成聚多巴胺，聚多巴胺能够与氨基化合物中的氨基发生迈克尔加成反应和席夫碱反应。因此，通过氧化后的聚多巴胺的加入，能够进一步增强晶胶的交联密度，从而提高晶胶敷料的机械性能。
进一步地，通过将交联晶胶解冻后进行透析，以除去催化剂、氧化剂和未反应的原料，进而保证制备的晶胶敷料的纯度，避免杂质进入晶胶中影响晶胶敷料的性能。
进一步地，冷冻干燥后的晶胶，能够得到可生物降解的干态止血晶胶，该晶胶易于保存，且在用于止血时，能够吸取更多的组织出血，达到快速止血的目的。
本发明还公开了一种可生物降解的晶胶敷料，该晶胶敷料是基于上述制备方法得到的，该晶胶敷料具有以下优点：晶胶敷料的微观形貌结果表明本发明制备的晶胶敷料的结构为多孔网络状，能够使水在晶胶里自由流出及流入，赋予其高弹性和快速恢复能力。在施加压力后，晶胶呈现坍塌变形的网络结构，坍塌的晶胶一旦与水接触，晶胶立即吸收自由水恢复原状。基于此，本发明制备的晶胶敷料能够稳定的保持压缩固定的状态，当固定态的晶胶敷料接触到血液，在压缩态晶胶网络储存的弹性势能的驱动下，晶胶敷料会瞬间吸收血液膨胀。这一行为能够很好的封堵出血的伤口，同时能够使局部血液浓缩，从而达到止血的目的。同时，该晶胶敷料拥有可注射性，能够直接将其注射到狭窄的较深的创伤口中，随后其吸收并浓缩血液，一方面加快凝血，另一方面体积恢复的晶胶可以提供足够的机械性能作为物理屏障，能够用于对深部伤口进行压迫止血，具有良好的形状记忆和血液凝固能力。因此，本发明制备的晶胶敷料能够解决现有的止血材料存在的技术问题，即能够用于深而狭窄的、不可按压的出血和致命的大量出血的快速高效止血。
当晶胶敷料中含有多巴胺时，对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率结果表明，本发明制备的含有多巴胺的晶胶敷料具有良好的光热抗菌性能，是由于晶胶敷料中存在的多巴胺氧化后的聚多巴胺，聚多巴胺可以吸收近红外光辐射并且能够高效的将其转换成热量，造成局部温度高于细菌的耐受温度，从而能够将细菌光热裂解。
由于该晶胶敷料的多孔结构可以充当三维支架，从而可以修复相关细胞，并且能够促进血管化的形成，且能够用于深而狭窄的、不可按压的出血和致命的大量出血的快速高效止血。同时，晶胶敷料的体内外生物降解实验结果表明，本发明制备的晶胶敷料具有良好的生物相容性和生物降解性，可生物降解的止血剂能够避免因止血材料移除而造成的继发性出血和疼痛。因此，本发明制备的可生物降解的晶胶敷料能够用于制备止血和修复伤口的药物。
附图说明
图1为本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料、GT25/DA0晶胶敷料和明胶(GT)的X射线光电子能谱分析(XPS)图。其中，(a)为总图；(b)为明胶的C1s光谱图；(c)为GT25/DA0晶胶敷料的C1s光谱图；(d)为GT25/DA8晶胶敷料的C1s光谱图；
图2(a)至(f)分别为本发明制备方法制得的GT25/DA0、GT25/DA2、GT25/DA4、GT25/DA6、GT25/DA8、GT25/DA10六种晶胶敷料的压缩应力-应变循环曲线，循环次数均为10次；(g)为本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料循环50次的压缩应力-应变循环曲线；
图3为本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料在原始状态、固定状态以及恢复状态下的冻干后扫描电镜微观形貌图；标尺均为200μm；
图4为本发明制得的GT/DA晶胶敷料不同浓度的分散液对于小鼠血细胞的溶血率测试图；
图5(a)是本发明制得的GT/DA晶胶敷料不同浓度的萃取液对小鼠成纤维细胞(L929)的细胞活性测试结果图；(b)是本发明制得的GT/DA晶胶敷料与小鼠成纤维细胞(L929)直接接触培养1、3、5天后细胞的荧光强度结果图；
图6是本发明制得的GT/DA晶胶敷料的动态全血凝血性能测试结果图，纱布和明胶止血海绵作为对照组；
图7是本发明制得的GT/DA晶胶敷料的血细胞粘附实验的SEM(扫描电镜)图，纱布和明胶止血海绵作为对照组。标尺为5000X：30μm；10000X：10μm；
图8是本发明制得的GT/DA晶胶敷料的血小板粘附实验的SEM(扫描电镜)图，纱布和明胶止血海绵作为对照组。标尺为5000X：30μm；
图9是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在小鼠尾截肢模型止血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以纱布和明胶止血海绵作为对照组；
图10是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在小鼠肝损伤模型止血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以纱布和明胶止血海绵作为对照组；
图11是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在大鼠肝切口模型血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以纱布和明胶止血海绵作为对照组；
图12是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在兔肝十字切口模型止血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以纱布和明胶止血海绵作为对照组；
图13是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在兔肝缺陷不可按压出血模型止血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以不同直径的明胶止血海绵作为对照组(D1：9mm；D2：12mm)；
图14是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在致死性不可按压猪锁骨下动脉和静脉完全横断模型止血测试中的失血量(a)和止血时间(b)结果图；以纱布和PVA止血海绵作为对照组；
图15是本发明制得的GT/DA晶胶敷料的DPPH清除率结果图；
图16(a)是本发明制得的GT/DA晶胶敷料的温度变量-近红外辐射时间曲线，近红外808nm的辐射功率为1.4W/cm2；(b)是本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料在不同近红外808nm辐射功率下的温度变量-近红外辐射时间曲线；
图17是本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料、GT25/DA0晶胶敷料，以及PBS组在接种10μL 108CFU/mL金黄色葡萄球菌和大肠杆菌后，使用近红外808nm(1.4W/cm2)辐射不同时间时，其对金黄色葡萄球菌(a)和大肠杆菌(b)的杀菌率结果图；
图18是本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料装载万古霉素和多西环素的释放曲线图；
图19是本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料装载万古霉素和多西环素后对金黄色葡萄球菌(a)和大肠杆菌(b)的抑菌圈直径变化；
图20是本发明制得的GT25/DA8晶胶敷料、GT25/DA0晶胶敷料和TegadermTM敷料对于小鼠全皮层缺损模型在第3天，第7天以及第14天的伤口收缩率(a)、羟脯氨酸含量(b)和创伤再生组织的组织学观察(c)；标尺为100X：250μm；40X：600μm；
图21(a)是本发明制得的GT/DA晶胶敷料在40U/mL II型胶原酶的情况下的体外生物降解；图21(b)是本发明所制得GT/DA晶胶敷料在大鼠体内降解的组织学观察；标尺为250μm；
图22为本发明制备的晶胶敷料用于深层伤口止血时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
GT25/DA0晶胶敷料的制备：将明胶(GT)加入到去离子水中配置成5.0wt％的GT溶液；将1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC盐酸盐)加入到去离子水中配置成75mg/mL的EDC溶液；将N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)加入到去离子水中配置成45mg/mL的NHS溶液；随后，将GT溶液、EDC溶液、NHS溶液和去离子水置于冰水混合浴中充分预冷后再充分混合，获得GT终浓度为2.5wt％，其中，明胶上的氨基、EDC和NHS与的摩尔比为1：0.5：0.5，随后将混合液置于-12℃的低温反应器进行反应36h。反应结束后，将晶胶敷料解冻后置于去离子水中透析1天，并于-80℃进行冷冻干燥，即可获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA0。
实施例2
GT25/DA2晶胶敷料的制备：将明胶加入到去离子水中配置成5.0wt％的GT溶液；将1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐加入到去离子水中配置成75mg/mL的EDC溶液；将N-羟基琥珀酰亚胺加入到去离子水中配置成45mg/mL的NHS溶液；将盐酸多巴胺加入到去离子水中配置成100mg/mL的DA溶液；将高碘酸钠加入到去离子水中配置成37.6mg/mL的SP溶液；随后，将GT溶液、EDC溶液、NHS溶液、DA溶液、SP溶液和去离子水置于冰水混合浴中充分预冷后再充分混合，获得GT终浓度为2.5wt％，DA终浓度为2.0mg/mL，其中，明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比为1：0.5：0.5，高碘酸钠与多巴胺的摩尔比为1：1。随后将混合液置于-12℃低温反应器进行反应36h。反应结束后，将晶胶敷料解冻后置于去离子水中透析30天，并于-80℃进行冷冻干燥，即可获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA2。
实施例3
将实施例2中的DA终浓度分别控制在4.0mg/mL、6.0mg/mL、8.0mg/mL和10.0mg/mL，其它条件同实施例2，可以分别获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA4、GT25/DA6、GT25/DA8和GT25/DA10。
实施例4
取实施例3中制备的GT25/DA8晶胶敷料，将800μL浓度为2.5mg/mL的万古霉素或多西环素溶液滴加到1mL干燥的GT25/DA8中，再次冷冻干燥，获得负载万古霉素或多西环素的GT25/DA8止血晶胶敷料。其中，每毫升干态晶胶敷料中约含有2mg万古霉素或多西环素。
本发明晶胶敷料的组成如下：
表1各种晶胶敷料制备时各原料的添加量
晶胶敷料类型 GT(mg) DA(mg) EDC(mg) NHS(mg) NaIO4(mg)
GT25/DA0 25 0 3.75 2.25 0
GT25/DA2 25 2 3.75 2.25 2.26
GT25/DA4 25 4 3.75 2.25 4.51
GT25/DA6 25 6 3.75 2.25 6.77
GT25/DA8 25 8 3.75 2.25 9.02
GT25/DA10 25 10 3.75 2.25 11.28
本发明所用的DA的结构式如下所示：
Figure GDA0003193844390000101
对表1中的一系列晶胶敷料进行X射线光电子能谱分析，结果如图1所示，由图1分析可得：与明胶的C1s光谱相比，GT25/DA0 C1s光谱显示C3(O＝C-N)含量增加，C2(C-N)含量减少，这是因为明胶骨架之间发生了酰胺化反应(O＝C-N增加)，游离的氨基减少(C-N减少)。与明胶C1s光谱相比，GT25/DA8C1s光谱显示C2(C-N)和C3(O＝C-N，C＝N)的含量增加，这是因为聚多巴胺和明胶骨架之间的氨基发生了迈克尔加成反应(C-N增加)和席夫碱反应(C＝N)，且明胶骨架之间发生了酰胺化反应(O＝C-N增加)。所有以上结果证明了利用本发明的制备方法能够制备得到GT/DA晶胶敷料。
对表1中一系列的GT25/DA晶胶敷料进行力学性能测试，并通过应力-应变循环曲线进行评估。结果如图2所示，结果显示，随着DA含量的增加，在相同的压缩应变下晶胶敷料的轴向力不断增加。此外，所有的GT25/DA晶胶敷料在承受80％以内的应变时，经历10次循环应力-应变压缩后均保持完整形状和良好的弹性。图2(g)显示GT25/DA8晶胶敷料经历50次循环应力-应变压缩后均仍保持完整形状和良好的弹性。这些结果说明，依照本发明的制备方法制得的晶胶敷料可以利用DA增强晶胶敷料强度的同时，不会影响晶胶敷料的压缩回弹性，从而使本发明制备的晶胶敷料具有良好的形状回复率以及足够的、可调的机械性能。
利用扫描电子显微镜观察GT25/DA8晶胶敷料在不同状态下的微观形貌，结果如图3所示，由扫描电镜结果可得，该GT25/DA8晶胶敷料表现出贯穿多孔的结构，孔的直径大概分布在25-70μm。与形状自由态比较，晶胶敷料在形状固定态表现为坍塌且闭合的孔。但是晶胶敷料样品保持未破损的晶胶敷料网络结构。当形状固定态的晶胶敷料吸收液体恢复后，晶胶敷料呈现出与其原始状态相似的微观相貌。因此，该结果说明本发明制备的晶胶敷料既有良好的形状固定性能又具有优秀的形状恢复性能。
利用GT25/DA晶胶敷料对小鼠血细胞的溶血率进行测试，将小鼠血液中的红细胞分离出来与不同浓度的晶胶分散液在37℃下孵育1小时，离心后测试上清液吸光度并计算溶血率，将0.1％Triton X-100用作阳性对照，将PBS用作阴性对照。结果如图4所示，结果表明，当小鼠体内的GT25/DA晶胶敷料分散液浓度不超过3750μg/mL时，GT/DA晶胶敷料均呈现出低于5％的溶血率。因此，利用本发明制备方法制备的晶胶敷料样品均呈现出较好的血液相容性。
利用DMEM培养基在37℃，5％CO2下浸泡GT25/DA晶胶敷料，孵育24小时后获得晶胶敷料的萃取液。不同浓度的萃取液和小鼠成纤维细胞(L929)培养24小时后，测试细胞活力。结果如图5(a)所示，当浓度从5mg/mL增加到20mg/mL时，均表现出高于90％的细胞存活率，并且和组织培养板(TCP)没有显著差异。将GT25/DA晶胶敷料与细胞直接接触培养1、3、5天后，观察细胞的细胞活力，结果如图5(b)所示，结果表明所有细胞均呈现出高的活力，和组织培养板(TCP)没有显著差异。因此，上述结果说明本发明制备的晶胶敷料样品均呈现出较好的细胞相容性。
对GT25/DA晶胶敷料进行体外凝血性能测试，通过测试晶胶敷料的动态全血凝血性能来衡量凝血能力，凝血指数越高凝血性能越差，将50μL全血滴加到晶胶上在37℃水浴下孵育不同时间，孵育后加入去离子水并吸取上清液测吸光度以计算凝血指数。结果如图6所示，从图6可以看出，空白组、纱布组和明胶止血海绵组在150秒后依然呈现出较高的凝血指数，而所有的GT25/DA晶胶敷料组在相同的时间点均呈现出更低的凝血指数。因此，说明GT25/DA晶胶敷料具有有效的凝血性能。
对GT/DA晶胶敷料进行血细胞粘附实验，将全血滴加到晶胶上在37℃下孵育5分钟后用戊二醛固定，梯度脱水后在SEM下观察血细胞形态。结果如图7所示，从图7可以看出，仅有少许的血细胞粘附在纱布和明胶止血海绵上，两者的血细胞大多依然保持他们正常的两面内凹的饼状结构。然而，除GT25/DA10外，随着DA含量的增加，GT25/DA晶胶敷料的血细胞粘附数量也随着增加，而且粘附的血细胞呈现出不规则的聚集。说明GT25/DA晶胶敷料能够促进血细胞激活和粘附。
对本发明制备的晶胶敷料进行血小板粘附实验，将全血离心后的血清滴加到晶胶上在37℃下孵育1小时后用戊二醛固定，梯度脱水后在SEM下观察血小板形态。结果如图8所示，从图8可以看出，纱布和明胶止血海绵仅呈现出少数的血小板粘附。所有的GT25/DA晶胶敷料组都呈现出较多激活状态的血小板粘附，一定范围内，随着DA含量的增加，晶胶敷料的血小板粘附数量呈现出增加的趋势。因此，说明GT25/DA晶胶敷料可以促进血小板的粘附与激活，加入DA后可以进一步促进血小板的粘附和激活。
利用GT/DA晶胶敷料对小鼠尾截肢模型进行止血测试，将小鼠麻醉后，用手术剪刀剪掉百分之五十的尾巴，然后使用晶胶敷料止血，空白组为对伤口不进行处理，对照组为纱布和明胶海绵。结果如图9所示，结果显示，所有GT25/DA晶胶敷料组都比空白组、纱布组以及明胶止血海绵组呈现出更少的失血量和更短的止血时间，且GT25/DA8呈现出最少的失血量和最短的止血时间。
利用晶胶敷料对小鼠肝损伤模型进行体内止血测试，将小鼠麻醉后，暴露其肝脏，用16G针诱导肝脏出血，然后使用晶胶敷料止血，纱布和明胶海绵用作对照。结果如图10所示。该结果同小鼠尾截肢模型的测试结果一致，所有GT25/DA晶胶敷料组都比空白组、纱布组以及明胶止血海绵组呈现出更少的失血量和更短的止血时间，且GT25/DA8呈现出最少的失血量和最短的止血时间。
利用晶胶敷料对大鼠肝切口模型进行体内止血测试，将大鼠麻醉后，暴露其肝脏，使用手术刀创建8mm长，3mm深的伤口，然后使用晶胶止血，纱布和明胶海绵用作对照。结果如图11所示。结果显示，所有GT25/DA晶胶敷料组都比空白组、纱布组以及明胶止血海绵组呈现出更少的失血量和更短的止血时间，且GT25/DA8呈现出最少的失血量和最短的止血时间。
利用晶胶敷料对兔肝十字切口模型进行体内止血测试，将兔麻醉后，暴露其肝脏，用手术刀切成10毫米长，5毫米深的交叉伤口，然后使用晶胶敷料止血，纱布和明胶海绵作为对照。结果如图12所示。结果显示，GT25/DA0和GT25/DA8晶胶敷料比空白组、纱布组以及明胶止血海绵组呈现出更少的失血量和更短的止血时间，且GT25/DA8呈现出最少的失血量和最短的止血时间。
利用晶胶敷料对兔肝缺陷不可按压出血模型进行体内止血测试，将兔麻醉后，暴露其肝脏，利用打孔器造成直径为10mm，深度为5mm的圆柱状体积缺损，然后使用晶胶敷料止血，不同直径的明胶海绵用作对照。结果如图13所示。结果显示，明胶止血海绵D2(直径12mm)较明胶止血海绵D1(直径9mm)的失血量显著减少，而GT25/DA0和GT25/DA8晶胶敷料均比不同直径的明胶止血海绵组呈现出更少的失血量和更短的止血时间，且GT25/DA8呈现出最少的失血量和最短的止血时间。
利用晶胶敷料对致死性不可按压猪锁骨下动脉和静脉完全横断模型进行体内止血测试，将猪麻醉后，小心暴露猪锁骨下动脉和静脉，用手术剪同时剪断动脉与静脉，立即注入晶胶以止血，医用纱布和商用PVA海绵用作对照。手术过程中，全称监测猪的血压和体温，血压低于65mm Hg时及时补充林格氏液。结果如图14所示。结果显示，GT25/DA8晶胶敷料比纱布以及PVA止血海绵呈现出更少的失血量和更短的止血时间。
对本发明制得的GT/DA晶胶敷料进行DPPH清除率实验验证，通过清除稳定的1，1-二苯基-2-吡啶并肼基(DPPH)自由基的方法评估了晶胶的抗氧化效率。将晶胶分散液和DPPH混合后孵育半小时，吸取上清液测试吸光度。结果如图15所示，从图15可以看出，随着多巴胺含量的增加，GT25/DA晶胶敷料的自由基清除能力随着增加，且当多巴胺含量达到6mg/mL时，DPPH清除率达到80％。说明聚多巴胺(PDA)赋予了GT25/DA晶胶敷料较强的抗氧化能力。
测定GT25/DA晶胶敷料样品的近红外光热效应，通过温度变化-近红外光(808nm)辐射时间曲线来评估，将溶胀的晶胶暴露于NIR激光下，记录不同时刻的温度。结果如图16所示。从图16(a)可以看出，固定近红外光的功率为1.4W/cm2，随着DA含量的增加，GT25/DA晶胶敷料的温度变化(ΔT)逐渐升高。当DA含量达到6mg/mL时，ΔT达到最高20℃，当DA含量继续增加时温度变化不再增加。图16(b)中使用GT25/DA8晶胶敷料进一步研究了不同近红外辐射强度下晶胶敷料的光热效应，可以发现随着近红外光功率逐渐从1.0W/cm2增加到1.8W/cm2时，GT25/DA8晶胶敷料的ΔT也逐渐从17℃升到24℃。因此，说明GT25/DA晶胶敷料具有出色且可调的近红外光热效应。
检测GT25/DA晶胶敷料的光热抗菌性能，通过计算照射不同时间近红外808nm(1.4W/cm2)下108CFU/mL细菌的杀菌率来进行评估，将10μL细菌悬浮液滴加到晶胶后，分别于NIR激光下照射0、1、3、5和10分钟后计数并计算杀菌率。结果如图17所示，该测试对GT25/DA0、GT25/DA8晶胶敷料和PBS进行研究。从图17(a)和图17(b)可以看出当近红外光照时间逐渐从0min增加到10min时，GT25/DA8晶胶敷料的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌杀死量不断增加，且照射10min可以杀死全部细菌。GT25/DA0晶胶敷料和PBS对照组在不同时间照射下细菌杀死量几乎不变。因此，可以说明GT25/DA8晶胶敷料可以通过DA的光热效应从而提高其抗菌性能。
选择万古霉素和多西环素两种临床抗生素作为模型药物，以确定GT25/DA8晶胶敷料的药物控释行为。将药物滴加到晶胶后冻干。将装载药物的晶胶放进PBS中，达到预设时间点吸取上清液测试吸光度，并添加相应的PBS以保持恒定体积。计算药物释放比率。结果如图18所示，结果显示，GT25/DA8晶胶敷料装载万古霉素和多西环素的持续释放行为约30小时。因此，可以说明多孔晶胶敷料可以通过简单地吸收药物溶液然后冷冻干燥来包封生物活性分子(例如抗生素或止血药物)。
验证装载万古霉素和多西环素的GT25/DA8晶胶敷料的杀菌性能，结果如图19所示，图19(a)显示装载万古霉素和多西环素的GT25/DA8晶胶敷料对金黄色葡萄球菌均表现出良好的抗菌活性，抗菌时间长达16天。而图19(b)显示，多西环素对大肠杆菌的抗菌时间为4天，而万古霉素对大肠杆菌没有抗菌活性。说明装载抗生素的晶胶敷料具有良好的抗菌活性。
验证晶胶敷料对于小鼠全皮层缺损伤口的修复效果，将小鼠麻醉后，对背部区域剃毛，在小鼠中线的每一侧制作两个直径为7mm的全层伤口，添加晶胶敷料，定期观察小鼠皮肤的生长情况。结果如图20所示。从图20(a)和图20(b)可以看出，治疗后第3、7、14天，GT25/DA8和GT25/DA0晶胶敷料均表现出比TegadermTM敷料更高的伤口愈合率和胶原含量。从图20(c)可以看出，治疗后第3天，所有组都表现出不同程度的炎症反应。治疗后第7天，所有组的炎症反应得到改善，此外，GT25/DA8晶胶敷料组产生了最多的血管。治疗后第14天，所有组的炎症反应均不明显，并且血管化随着时间延长而减弱。GT25/DA8晶胶敷料呈现出更好的毛囊形成。因此，说明GT25/DA8晶胶敷料可以通过促进血管化和调节炎症反应来加速伤口愈合。
验证本发明制备的晶胶敷料的生物降解能力，将晶胶置于37℃40U/mL II型胶原酶和2mg/mL阿莫西林的磷酸盐缓冲溶液(PBS)(pH 7.4)中孵育，每两天更换磷酸盐缓冲液，定期取样称重并计算降解率。结果如图21所示，图21(a)的体外降解结果表明GT25/DA0具有出色的酶促生物降解能力，仅需5天即可完全降解。GT25/DA8也具有良好的降解性，在30天后降解超过69％。图21(b)为在大鼠皮肤下植入GT/DA晶胶敷料第7天和第28天的体内降解情况。结果显示，植入后第7天的晶胶敷料显示出完整的网络结构。但是，植入后第28天，GT25/DA0已完全降解，其它GT25/DA晶胶敷料的网络结构也发生了不同程度的降解。该结果表明本发明制备的晶胶敷料具有较好的生物降解性能。
实施例5
将实施例2中的DA终浓度控制在6.0mg/mL，GT终浓度分别控制在1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％，其它条件同实施例2，获得可生物降解的晶胶敷料GT15/DA6、GT20/DA6、GT25/DA6。
实施例6
GT30/DA6晶胶敷料的制备：将明胶加入到去离子水中配置成10.0wt％的GT溶液；将GT溶液、EDC溶液、NHS溶液、DA溶液、SP溶液和去离子水置于冰水混合浴中充分预冷后再充分混合，获得GT终浓度为3.0wt％，DA终浓度为6.0mg/mL，其它条件通实施例2，获得可生物降解的晶胶敷料GT30/DA6。
实施例7
将步骤中GT终浓度控制在4.0wt％，其它条件同实施例6，获得可生物降解的晶胶敷料GT40/DA6。
实施例5-7制备的可生物降解的晶胶敷料的组成成分及含量见表2。
表2实施例5-7中制备的晶胶敷料的组成成分及含量
晶胶敷料类型 GT(mg) DA(mg) EDC(mg) NHS(mg) NaIO4(mg)
GT15/DA6 15 6 3.75 2.25 6.77
GT20/DA6 20 6 3.75 2.25 6.77
GT25/DA6 25 6 3.75 2.25 6.77
GT30/DA6 30 6 3.75 2.25 6.77
GT40/DA6 40 6 3.75 2.25 6.77
实施例8
GT25/DA6-0.25晶胶敷料的制备：将实施例6中的GT终浓度为2.5wt％，DA终浓度为6.0mg/mL，明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：0.25：0.25，高碘酸钠与多巴胺的摩尔比为1：1。随后将混合液置于-12℃低温反应器进行反应36h。其他条件同实施例6，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-0.25。
实施例9
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：0.5：0.5，其它条件同实施例8，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-0.5。
实施例10
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：0.75：0.75，其它条件同实施例8，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-0.75。
实施例11
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：1：1，其它条件同实施例8，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-1。
实施例8-11制备的晶胶敷料的组成成分及含量见表3。
表3实施例8-11中的晶胶敷料的组成成分及含量
晶胶敷料类型 GT/mg DA/mg EDC/mg NHS/mg NaIO4/mg
GT25/DA6-0.25 25 0 1.875 1.125 6.77
GT25/DA6-0.5 25 2 3.75 2.25 6.77
GT25/DA6-0.75 25 4 5.625 3.375 6.77
GT25/DA6-1 25 6 7.5 4.5 6.77
实施例12
将步骤中DA终浓度控制在15.0mg/mL，其它条件同实施例2，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA15。
实施例13
将步骤中GT终浓度控制在0.5wt％，DA终浓度控制在6.0mg/mL，其它条件同实施例2，获得可生物降解的晶胶敷料GT5/DA6。
实施例14
GT150/DA6晶胶敷料的制备：将明胶加入到去离子水中配置成25.0wt％的GT溶液；将GT溶液、EDC溶液、NHS溶液、DA溶液、SP溶液和去离子水置于冰水混合浴中充分预冷后再充分混合，获得GT终浓度为15.0wt％，DA终浓度为6.0mg/mL，明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：0.5：0.5，高碘酸钠与多巴胺的摩尔比为3：1。其他条件同实施例2，获得可生物降解的晶胶敷料GT150/DA6。
实施例15
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：3：3，其它条件同实施例6，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-3。
实施例16
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：5：5，混合溶液置于-7℃的低温反应器中反应12h，其它条件同实施例6，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6-5。
实施例17
将步骤中明胶上的氨基、EDC和NHS的摩尔比控制在为1：0.25：0.5，高碘酸钠与多巴胺的摩尔比为0.25：1。其它条件同实施例6，获得可生物降解的晶胶敷料GT25/DA6。
实施例18
将步骤中的明胶替换为相同浓度的氨基化透明质酸(AHA)，其他条件与实施例2相同，得到可生物降解的晶胶敷料AHA25/DA2。
实施例19
将步骤中的明胶替换为相同浓度的氨基化海藻酸钠(ASA)，其他条件与实施例2相同，得到可生物降解的晶胶敷料ASA25/DA2。
由上述实施例可知，本发明可以通过调节明胶、多巴胺、氧化剂、催化剂的用量以制备不同种类的晶胶敷料，也可以通过氨基化透明质酸或氨基化海藻酸钠代替明胶制备不同的晶胶敷料。
将本发明制备的晶胶敷料用于深层伤口的止血时，示意图如图22所示，该晶胶敷料具有可注射性，将其注射较窄的深层伤口，因为该晶胶敷料还具有形状记忆行为，能够应对深层不可按压出血，由于该晶胶敷料可生物降解，止血后无需移除，同时能够促进伤口愈合。
综上所述，本发明制备的可生物降解的晶胶敷料具有极好的水触发形状记忆特性，即该晶胶敷料可以在外力作用下挤出网络中的自由水后，立即保持压缩状态，一旦再次接触到水，其会立即恢复原状并吸收大量的水；或者冻干状态的晶胶敷料可以被压缩维持压缩状态，一旦接触到水，其会立即吸收水并恢复原状。由此可知该晶胶敷料能够加速凝血，形状固定态的晶胶敷料在接触到血液时，可以快速的吸收血液并且浓缩血液从而加速凝血；具有可注射性，可以利用注射器送入狭窄的且深的创伤内部；具有可生物降解性，可以通过生物体内的蛋白酶降解，且含有聚多巴胺的生物材料也可以被降解；具有良好的光热抗菌性能，因为晶胶敷料中的PDA吸收近红外可以产热，随后光热裂解细菌提供出色抗菌性能；因此，本发明制备的晶胶敷料能够应用在深部创伤止血、不可按压创伤止血、不规则狭窄创伤止血以及致死性大伤口止血等方面。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可生物降解的晶胶敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：配制氨基化合物溶液和催化剂溶液，所述氨基化合物为明胶、氨基化透明质酸或氨基化海藻酸钠，所述催化剂为EDC盐酸盐和NHS的混合物；
S2：将S1制备的氨基化合物溶液和催化剂溶液混合，得到混合溶液；混合溶液中氨基化合物的质量百分数为0.5％～15.0％，氨基化合物中的氨基、EDC盐酸盐和NHS的摩尔比为1：(0.25～5)：(0.25～5)；所述混合溶液中还添加有多巴胺溶液和氧化剂，多巴胺的浓度为0～15mg/mL；
S3：将S2中的混合溶液在-20～-7℃条件下反应12～72h，得到交联晶胶网络，将交联晶胶解冻后进行冷冻干燥，得到可生物降解的晶胶敷料；
S2中，氧化剂与多巴胺的摩尔比为(0.25～3)：1；
所述氧化剂为高碘酸钠；
S3中所述的交联晶胶解冻后置于去离子水中透析1～30天。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的晶胶敷料的制备方法，其特征在于，所述多巴胺溶液通过将盐酸多巴胺溶解于去离子水中制备而成。
3.根据权利要求1所述的可生物降解的晶胶敷料的制备方法，其特征在于，S1所述的氨基化溶液和催化剂溶液制备之后置于-10～10℃温度条件下进行预冷却。
4.根据权利要求1所述的可生物降解的晶胶敷料的制备方法，其特征在于，S3所述的冷冻干燥是在-80℃～-1℃进行的。
5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的可生物降解的晶胶敷料的制备方法制备得到的可生物降解的晶胶敷料，其特征在于，所述晶胶敷料为相互连通的多孔网络状结构，孔径为25～70μm。
6.权利要求5所述的晶胶敷料在制备抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌药物中的应用。
7.权利要求5所述的晶胶敷料在制备止血药物中的应用。
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