CN112043860A - 一种生物粘性材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物粘性材料,包括由秋葵汁液干燥得到的秋葵干粉,还可以是由基材薄膜上附着秋葵干粉形成的复合膜。本发明还公开了上述生物粘性材料的制备方法,以及上述生物粘性材料在制备伤口修复剂中的应用。本发明的制备方法简单,成本低,绿色环保,制成的秋葵干粉分散于稀释剂后具有优异的粘合性能,并且具有促伤口凝血功能,在医用外科粘合剂、伤口敷料领域具有潜在应用。
Description
技术领域
本发明属于生物材料领域,具体涉及一种提取自秋葵中的生物粘性材料、制备方法及其应用。
背景技术
具有生物安全性的粘性材料在食品、化妆品、药品、医疗器械领域具有较多需求。在医用外科领域,粘性材料可用于伤口覆盖、止血和伤口粘合,选用性能适当的生物粘性材料进行切口粘合,有望代替传统的手术缝合处置方式,为临床带来极大便利。然而,理想的粘性材料不仅要满足力学性能、粘合时间等粘合剂性能的一般要求,还必须具备优良的生物相容性。现有技术公开的医用粘连材料包括自聚合的丙烯酸基凝胶、仿贻贝生物的多巴胺类组合物以及天然大分子改性物,例如专利文献CN111514367A公开了一种主要成分包括聚丙烯酸、壳聚糖、单宁酸和螯合剂的伤口粘合水凝胶材料,专利文献CN202010071784.2公开了一种基于仿生合成的MAP新型医用粘合材料,专利文献CN109498833A公开了一种由吸水性差的淀粉和吸水性好的多聚糖组成的医用可吸收多聚糖复合材料。然而,上述材料合成不便,存在单体聚合度难以准确调控、批次均一性差、有毒有害试剂残留的问题,并且可能存在降解困难或降解后小分子引发炎症反应,导致生物相容性差的问题。因此,满足外科需求的粘性材料仍处于不断发展阶段。
发明内容
有鉴于此,本发明目之一在于提供一种生物粘性材料。其技术方案如下:
一种生物粘性材料,其关键在于包括由秋葵汁液干燥得到的秋葵干粉。
作为优选,上述生物粘性材料还包括基体膜,该基体膜表面附着有所述秋葵干粉。
作为优选,上述基体膜为可生物降解的多孔纤维膜。
作为优选,上述基体膜材料为PLGA。
作为优选,上述PLGA聚合物中羟基乙酸的比例为10%-90%。
作为优选,上述PLGA聚合物中羟基乙酸的比例为25%。
本发明目之二在于提供一种上述生物粘性材料的制备方法。其技术方案如下:
一种上述生物粘性材料的制备方法,其关键在于按以下步骤进行:
步骤一、制备基体膜;
步骤二、取新鲜秋葵,榨汁并分离得到汁液,再进行步骤三或步骤四或步骤五;
步骤三、将所述汁液直接或浓缩后涂覆于基体膜表面,干燥得到复合膜片;
步骤四、将所述汁液干燥得到所述秋葵干粉,再将所述秋葵干粉附着在由溶剂润湿的基体膜表面,得到复合膜片;
步骤五、将所述汁液干燥得到所述秋葵干粉,将所述秋葵干粉分散于稀释剂中得到秋葵粘合剂,再将所述秋葵粘连剂涂覆于基体膜表面,得到复合膜片。
作为优选,上述步骤四或步骤五中,所述汁液经冷冻干燥得到所述秋葵干粉。
本发明目之三在于提供一种上述生物粘性材料的用途。上述生物粘性材料用于制备伤口止血剂或伤口修复剂。
作为优选,所述伤口止血剂为用于体表创面或粘膜创面或脏器伤口的止血剂。
本发明目之四在于提供一种粘合剂,其关键在于由上述秋葵干粉分散于水或水基溶液形成。上述粘合剂可用于多个领域如食品、化工、化妆品、医药领域,若用于医药领域,上述秋葵干粉分散后灭菌备用。
附图说明
图1为本发明制备的秋葵干粉(a)、静电纺PLGA膜(b)和复合膜片(c)的照片;
图2为静电纺PLGA膜(a)和复合膜片(b)的扫描电镜图片,右侧为左侧方框区域放大图;
图3为用于拉伸测试的测试样品外观图片,左侧基材为玻璃,右侧基材为猪皮;
图4为以玻璃为基材制备的测试样品的应力-应变曲线,分别为秋葵粘合剂(a)粘合和商用粘合剂(b)粘合;
图5为以猪皮为基材制备的测试样品的应力-应变曲线,分别为秋葵粘合剂(a)粘合和商用粘合剂(b)粘合;
图6为负重悬挂试验示意图,图中测试样品由秋葵粘合剂粘合玻璃基材制得;
图7为抗爆破压力测试试验图片;
图8为采用CCK-8法检测与秋葵干粉培养的细胞活力结果,分别为3T3细胞(a)和293细胞(b);
图9为大鼠皮下注射秋葵干粉黏液后的外观(A)、注射局部组织(B)、注射部位组织HE染色切片(C)图片以及注射形成隆起的直径(D)、高度变化(E)以及注射示意图(F);
图10为秋葵干粉的体外促凝血试验结果;
图11为以动物内脏出血为实验模型,使用秋葵干粉进行止血实验图片,分别对兔子肝脏伤口(a)、兔子心脏穿刺伤口(b)和小香猪肝脏伤口(c)的出血进行止血处理;
图12为使用复合纤维膜作为皮肤伤口覆盖材料试验图片,分别为皮肤切口(a)、创面愈合后(b)以及各个实验组不同时间点的创面照片(c)。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
(一)秋葵干粉的制备
制备过程如下:于超市购买新鲜黄秋葵果,洗净后去掉果蒂;采用榨汁机榨汁,并用纱布过滤,收集汁液,弃掉残渣;将过滤后的汁液分装至合适容器中,放置于-80℃冰箱中冷冻24h,使其完全冻为固体后,快速转移至真空冷冻干燥机中,采用冷冻干燥的方法干燥24h,待其完全干燥后,取出冻干粉储存干燥容器中备用。秋葵干粉的外观形态如图1(a)所示。
除黄秋葵外,所述秋葵还可以是红秋葵、闽秋葵2号、长毛黄葵、咖啡黄葵、黄蜀葵、木里秋葵、箭叶秋葵、黄葵中的任意一种。除使用秋葵果实外,还可以使用茎、叶、种子等制备秋葵干粉。
实施例2
2.1静电纺PLGA薄膜的制备
PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)购自Sigma,分子量15,000,聚合物中乳酸和羟基乙酸两种单体的比例为75/25。
将PLGA溶于氯仿和DMF中,溶质溶剂比为1:4,即称取1g PLGA溶于3mL氯仿和1mLDMF的混合液中。搅拌溶解得到PLGA溶液,用静电纺丝技术制备PLGA薄膜。静电纺丝条件为:
静电纺丝电压:正极10kV,负极-5kV;
静电纺丝推注速度0.5mm/min;
静电纺丝喷头与接收器的距离为15cm。
静电纺纤维膜干燥以去除残留溶剂后,剪裁成2cm×3cm大小均一的薄膜,待用。剪裁后的薄膜如图1(b)所示。
2.2附着有秋葵干粉的PLGA复合膜片的制备
将实施例1中制得的秋葵干粉与水混合均匀得到秋葵粘合剂,均匀涂布于实施例2中制得的PLGA薄膜上,干燥后得到复合膜片,如图1(c)所示。
秋葵干粉与水在不同的混合比例下,其粘合力的强度不同。本实施例中,采用40mg秋葵干粉与10uL水混合,制备成秋葵干粉的所述秋葵粘合剂。
此外,还可以使用甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、二甲亚砜和N,N-二甲基甲酰胺等代替水,作为秋葵干粉的稀释剂制备稀释液,再将稀释液均匀涂布于实施例2中制得的PLGA薄膜上,得到复合膜片。秋葵干粉与稀释剂的质量比为10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10。
在另一实施例中,直接将实施例1中过滤后的汁液浓缩,均匀涂布于实施例2中制得的PLGA薄膜上,干燥后得到复合膜片。
在另一实施例中,直接将实施例1中的秋葵干粉涂布于实施例2中干燥前或干燥后的PLGA薄膜上。
2.3纤维膜和复合膜的形貌表征
取上述PLGA薄膜和复合膜片,采用常规方法制样。使用扫描电子显微镜(HitachiS-3400N)对样品进行分析,其中,图2(a)和2(b)分别为PLGA薄膜和复合膜片的扫描电子显微镜图。从图中可以看出,采用静电纺丝制备的PLGA薄膜由纤维无规排列堆积而成,纤维为规整的圆形纤维,纤维直径为2um左右。复合膜片表面则覆盖有一层秋葵干粉,秋葵干粉附着于纤维表面。
实施例3
(一)秋葵粘合剂的黏合力性能
1.1拉力试验
使用万能拉力测试仪(instron5965)评估秋葵干粉的在两种不同基材上的粘附力,并与商用粘合剂(猪源性纤维蛋白原胶)进行比较。两种基材分别为玻璃和猪皮组织,其中猪皮由市场新鲜购买,剪裁成大小均一的条状,并在测试前除去多余的脂肪和毛发部分。所有的基材被切割成75mm×25mm的矩形形状。
拉力测试样品制备过程如下:取实施例1中制备的40mg的秋葵干粉加入10uL的去离子水,混合均匀得到秋葵粘合剂。将该秋葵粘合剂均匀铺在一块基材上,然后覆盖上另一块基材,黏合的重叠区域为25mm×20mm,并用40g的砝码在室温下压置重叠区域5min,得到实验组测试样品。对照组采用同样的方法制备同样浓度的纤维蛋白原胶粘合剂。测试样品如图3所示,左侧基材为玻璃,右侧为猪皮。
测试样品安装在万能拉力测试仪上后,分别以10mm/min和30mm/min的加载速度进行加载。拉伸测试的应力-应变曲线如图4和图5所示。
可以看到,实验组与对照组呈现相似的应力-应变变化规律。以相对较低的10mm/min速度加载时,同一样品的抗拉强度低于30mm/min加载速度下的抗拉强度。相同基材在同一测试条件下,实验组的抗拉强度高于对照组的抗拉强度。四种样品的抗拉强度如表1所示。该测试表明,秋葵粘合剂的黏合力远大于商用猪源性纤维蛋白原胶黏合剂。
表1不同测试样品的抗拉强度
1.2负重悬挂试验
采用如4.1中的方法制备得到玻璃基材的测试样品。将该测试样品竖向设置,下端通过夹子悬挂配重(秤砣)。如图6所示,该测试样品可以承受2.5kg的重物。该试验进一步直观展示了秋葵粘合剂优异的黏合性能。
1.3抗爆破压力测试
将橡胶手套装满水,用针在表面扎一个小孔,使用实施例3制得的复合膜片贴敷小孔。然后将血压计的袖带固定于测试的手套上,采用气袋加压使袖带间接压迫手套,测试中不断充气袖带,并观察血压计的读数,观察复合膜片贴敷的小孔何时漏气,漏气时血压计的读数即为复合膜片粘附时的抗爆破压力数据。测试装置照片如图7所示。压力损失前的峰值压力被认为是爆破压力。测得的爆破压力为192mmHg,也即26kPa。
(二)秋葵干粉的毒性评价
秋葵干粉的毒性试验采用秋葵汁冻干粉浸提液进行。秋葵汁冻干粉浸提液的制备方法为:分别称取20mg、50mg、100mg的秋葵汁冻干粉置于容器中,并采用过氧化氢低温等离子灭菌器灭菌后,在装有不同质量秋葵汁冻干粉的容器中分别加入5mL的培养基混匀后静置48h,取上清液即为秋葵汁冻干粉浸提液。采用计数Kit-8(CCK-8)法检测3T3成纤维细胞和293肾上皮细胞的增殖情况,以研究秋葵干粉的毒性。具体根据文献方法操作,其简要过程为:将细胞以2000个/孔的密度接种在带有DMEM和10%胎牛血清的96孔板中,在37℃、5%CO2的湿化培养箱中接种24小时,获得单层细胞。用预温的PBS缓冲液(每孔0.1ml)洗涤细胞,实验组用预先制备的秋葵汁冻干粉浸提液混合新鲜的细胞培养基(取20mg、50mg、100mg秋葵汁冻干粉的浸提液1mL与5mL的新鲜培养基混匀后,每孔加入100μL),继续孵育1、2、3天。对照组采用普通培养基(每孔100μL)。每天换掉培养液并用PBS洗涤细胞后,加入混有CCK-8试剂的培养基(每孔10μL CCk-8试剂与90μL新鲜的培养基),37℃孵育2小时,用酶标仪(SpectraMax 190,USA)在450nm处测定吸光度。
从图8中可以看出,实验组与对照组细胞活性无显著性差异,表明秋葵干粉无明显细胞毒性。
(三)秋葵干粉的体内降解
将实施例1制备的秋葵干粉加生理盐水配置成浓度为1g/mL的黏液,灭菌后,注射于大鼠的背部皮下组织,在第1、2、5、7周,观察注射位置外观,并处死大鼠,取注射部位皮肤组织做HE染色,进行组织学分析,研究材料在体内的降解情况。
如图9,注射部位形成的隆起直径逐渐减小,至第7周时几乎不可见,根据组织HE染色切片测得的注射物高度逐渐降低。组织HE染色切片进一步证实,第7周时,注入的黏液几乎全部被吸收。
(四)秋葵干粉的体外促凝血实验
采用抗凝管取血(兔子),分装于EP管中(每支EP管中加入1mL兔血),分别于不同的EP管中加入1mg、3mg、5mg的秋葵干粉,5分钟后观察其血液凝固情况(如图10A、10B),并且测试得到血栓弹力图。如图10C~10F,对凝血指数(CI)、反应时间(R)、凝血时间(K)、血栓最大弹力度(MA)、阿尔法角(Angle)等指标进行分析发现,相较于对照组,添加少量秋葵干粉就可以明显促进血液凝固。
(五)动物体内脏器的止血
采用新西兰大白兔和巴马小香猪为模型进行实验。在体实验均为活体实验,动物麻醉后,采用20G的注射针或者手术刀人为制造伤口和穿刺,在伤口处撒秋葵汁干粉进行止血操作。如图11所示,在兔子肝脏伤口(a)、兔子心脏穿刺伤口(b)和小香猪肝脏伤口(c)的伤口上敷撒秋葵汁冻干粉30秒后,发现脏器伤口处不再流血,且有血凝块位于伤口处,因此秋葵汁冻干粉具有有良好的止血效果,在活体上可以快速对伤口进行止血,并且促进血液凝固。
(六)复合膜片用于伤口愈合
以兔子为动物模型,在兔子背部制造4组2cm相同深度且仅达皮肤层的划痕伤口(如图12a所示),每组采用不同的处理方式:1号采用剪裁成与伤口大小和形状相适应的复合膜片直接粘合,2号采用PLGA薄膜粘合,3号采用临床上常用的手术缝合处理,4号伤口仅采用止血处理(如图12c所示)。复合膜片均采用过氧化氢低温等离子灭菌器进行灭菌消毒,所有伤口的粘合均是顺着伤口方向,且覆盖于切口上使其黏合。分别于1天、5天、7天和13天观察每组伤口的愈合情况(如图12c所示)。可以发现,相比于3号处理组,1号处理组可以明显促进伤口愈合,且优于其他实验组(如图12b和12c所示)。
本发明的有益效果:(1)本发明制备秋葵干粉的方法简单易行,材料来源广泛,成本低,绿色环保,采用冷冻干燥法能够保持秋葵汁原来的化学组分和物理性质;
(2)制得的秋葵干粉分散于水或水基液体如生理盐水、血液中后,形成的粘合剂具有较商用粘合剂(猪源性纤维蛋白原胶)更强的粘性,并且其粘性可通过改变粘合剂的浓度进行调节;
(3)细胞实验和动物实验表明,制得的秋葵干粉具有良好的生物相容性;
(4)具有促进伤口血液凝固的功能及促进伤口愈合功能,对于体内脏器出血或穿刺性损伤,使用秋葵干粉可以快速凝血;
(5)对于体外伤口,本发明制备的附着有秋葵干粉的PLGA复合膜片可用于覆盖伤口,既利用其粘结性能,又利用PLGA良好的生物相容性和生物降解性,以采用无手术缝合线的方式促进伤口愈合。
因而,本发明制备的秋葵干粉、附着有秋葵干粉的PLGA复合膜片具有作为医用外科粘合剂、伤口敷料的潜在应用。
最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物粘性材料,其特征在于包括由秋葵汁液干燥得到的秋葵干粉。
2.根据权利要求1所述的生物粘性材料,其特征在于:还包括基体膜,该基体膜表面附着有所述秋葵干粉。
3.根据权利要求2所述的生物粘性材料,其特征在于:所述基体膜为可生物降解的多孔纤维膜。
4.根据权利要求3所述的生物粘性材料,其特征在于:所述基体膜材料为PLGA。
5.根据权利要求4所述的生物粘性材料,其特征在于:所述PLGA聚合物中羟基乙酸的比例为10%-90%。
6.根据权利要求5所述的生物粘性材料,其特征在于:所述PLGA聚合物中羟基乙酸的比例为25%。
7.一种如权利要求2~6任意一项所述生物粘性材料的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤一、制备基体膜;
步骤二、取新鲜秋葵果实,榨汁并分离得到汁液,再进行步骤三或步骤四或步骤五;
步骤三、将所述汁液直接或浓缩后涂覆于基体膜表面,干燥得到复合膜片;
步骤四、将所述汁液干燥得到所述秋葵干粉,再将所述秋葵干粉附着在由溶剂润湿的基体膜表面,得到复合膜片;
步骤五、将所述汁液干燥得到所述秋葵干粉,将所述秋葵干粉分散于稀释剂中得到秋葵粘合剂,再将所述秋葵粘连剂涂覆于基体膜表面,得到复合膜片。
8.根据权利要求7所述生物粘性材料的制备方法,其特征在于:所述步骤四或步骤五中,所述汁液经冷冻干燥得到所述秋葵干粉。
9.权利要求1~6任意一项所述生物粘性材料用于制备伤口止血剂或伤口修复剂。
10.一种粘合剂,其特征在于由权利要求1所述的秋葵干粉分散于水或水基溶液形成。
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