CN112691231A - 一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶及其制备方法。所述的凝胶敷料按重量份数计，包括以下组份：聚乙烯醇0.5～5份，海藻酸钠0.5～3份，季铵化聚己缩胍0.1～2份，甘油3～8份，纯化水95～130份。该抗菌凝胶敷料采用辐照交联法形成片状无菌凝胶，无需添加交联剂，成分简单，安全性好，以季铵化聚己缩胍为抑菌剂，能够有效抑制细菌增长，防止伤口感染，是一种非溶出型抗菌凝胶敷料，含水量高，对伤口提供持久保湿作用，能有效促进伤口愈合。本发明涉及的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抗菌凝胶具有广谱抗菌作用，安全性高，适用于伤口，能够有效促进伤口愈合，以无菌形式提供，极大降低了伤口感染的风险。
Description
技术领域
本发明涉及敷料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶及其制备方法。
背景技术
水凝胶是新型生物医用敷料，具有含水量高，对生物组织整合性好的特点。慢性伤口难以愈合，容易感染，给病人带来极大的痛苦，具有抑菌作用的新型凝胶敷料已成为市场迫切需求的产品。目前，市面上已有不少抗菌型水凝胶敷料，但以含银抗菌凝胶和壳聚糖类凝胶敷料居多，然而，纳米银安全性的质疑一直存在，壳聚糖是动物源性阳离子聚合物，应用到人体会增加病毒传播和免疫原性等问题，因此开发一种安全高效的抗菌凝胶是市场的迫切需要。
双胍类材料具有良好的抑菌性和安全性，近年来在医药、化妆品行业得到广泛应用。聚己缩胍是一种阳离子表面活性剂，胍基是有效的活性基团，可以与生物体中的基团或元素相互作用，破坏其正常的物质和能量代谢，从而抑制了细菌病毒的分裂功能，加上聚合物形成的薄膜堵塞了微生物的呼吸通道，使微生物迅速窒息死亡，与无机抗菌粒子通过释放进行杀菌相比，聚己缩胍不会因产生富集而发生毒性，是一种高效安全的广谱抑菌剂。双胍结构对细菌的抑制效力高，但对真菌的抑制效力相对较低，本发明对聚己缩胍进行季铵化改性，能有效增强其广谱抑菌的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，该敷料使用方便，具有广谱抑菌性，能保持湿润的愈合环境，促进伤口愈合。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，按重量份数计，包括以下组份：聚乙烯醇0.5～5份，海藻酸钠0.5～3份，季铵化聚己缩胍0.1～2份，甘油3～8 份，纯化水95～130份。
进一步的，所述季铵化聚己缩胍的制备方法为：将聚己缩胍与环氧丙烷按照1:1～1:1.3比例混合，低温处理7～15h后，再升温至40～50℃保持30min；常温加入氯化苄，氯化苄与聚己缩胍的比例为1:1～1.5:1，搅拌15～24h，静置分层后，用乙醚萃取上清液、干燥箱干燥得到季铵化聚己缩胍。
优选的，所述的低温处理温度为2～8℃。
更进一步的，所述聚乙烯醇和海藻酸钠的重量比为1:(0.6～2)，海藻酸钠与甘油的重量比为1:1～1:6。
上述所述的一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其制备方法包括如下步骤：
S1：将聚乙烯醇加入纯化水中，加热至90℃，搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
S2：按照比例称取海藻酸钠，加入甘油，混合分散后，加入聚乙烯醇溶液，常温搅拌10～30分钟，得到聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液；
S3：聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液中加入季铵化聚己缩胍，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍溶液，在4℃下放置过夜；
S4：将聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍混合溶液注入模具中，进行伽马射线辐照，辐照剂量为10～30KGy；
S5：脱模，分切得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶。
本发明的有益效果为：
(1)按照该工艺制得的片状凝胶敷料凝胶基质透明、均匀细腻；在高温、低温、强光条件下，凝胶外观性状、pH值均无明显变化，产品质量稳定可控；且具有良好的力学强度和安全性，使用方便，能有效地预防伤口感染，保持湿润的愈合环境，促进伤口愈合；可应用于慢性伤口或围术期伤口护理。
(2)本发明的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抗菌凝胶，采用辐照交联法制得，是一种具有固定形态的片状非溶出型凝胶敷料，成分简单，不可被伤口吸收，无需外加小分子交联剂，安全性好。本发明的凝胶敷料以无菌形式提供，极大降低了伤口感染的风险。
(3)本发明季铵化聚己缩胍的制备方法为季铵化聚己缩胍改性方法，在聚己缩胍分子上引入季铵基，增强阳离子性，对真菌和细菌均有较好的抑制作用，具有广谱抑菌性；以改性聚己缩胍为抑菌剂，能够有效抑制细菌增长，防止伤口感染。
(4)本发明的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，含水量高，能够有效持久的保持伤口湿润，适用于伤口，能够有效促进伤口愈合。
附图说明：
图1为实施例4共培养48h后细胞形态观察；
图2为37℃下聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶含水量变化。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的目的、技术方案及优点，并不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其制备方法包括以下步骤：
S1：称取5份聚乙烯醇，加入95份纯化水中，加热至90℃，搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
S2：称取3份海藻酸钠，加入3份甘油，混合分散后，加入聚乙烯醇溶液，常温搅拌20分钟，得到聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液；
S3：聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液中加入0.1份季铵化聚己缩胍，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍溶液，在4℃下放置过夜；
S4：将聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍混合溶液注入模具中，进行伽马射线辐照，辐照剂量为25KGy；
S5：脱模，分切得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶。
进一步的，所述季铵化聚己缩胍的制备方法包括以下步骤：
S1：将10份聚己缩胍与10份环氧丙烷混合，2℃温度下处理7h，再升温至40℃保持30min。
S2：常温下，在S1溶液中加入10份氯化苄，常温搅拌15h。
S3：静置分层后，用乙醚萃取上清液、干燥箱干燥得到季铵化聚己缩胍。
实施例2：
一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其制备方法包括以下步骤：
S1：称取0.5份聚乙烯醇，加入110份纯化水中，加热至90℃，搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
S2：称取0.5份海藻酸钠，加入3份甘油，混合分散后，加入聚乙烯醇溶液，常温搅拌10分钟，得到聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液；
S3：聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液中加入1份季铵化聚己缩胍，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍溶液，在4℃下放置过夜；
S4：将聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍混合溶液注入模具中，进行伽马射线辐照，辐照剂量为30KGy；
S5：脱模，分切得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶。
进一步的，所述季铵化聚己缩胍的制备方法包括以下步骤：
S1：将10份聚己缩胍与13份环氧丙烷混合，5℃温度下处理15h，再升温至45℃保持30min。
S2：常温下，在S1溶液中加入15份氯化苄，常温搅拌20h。
S3：静置分层后，用乙醚萃取上清液、干燥箱干燥得到季铵化聚己缩胍。
实施例3：
一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其制备方法包括以下步骤：
S1：称取1份聚乙烯醇，加入130份纯化水中，加热至90℃，搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
S2：称取2份海藻酸钠，加入8份甘油，混合分散后，加入聚乙烯醇溶液，常温搅拌30分钟，得到聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液；
S3：聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液中加入2份季铵化聚己缩胍，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍溶液，在4℃下放置过夜；
S4：将聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍混合溶液注入模具中，进行伽马射线辐照，辐照剂量为10KGy；
S5：脱模，分切得到片状的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶。
进一步的，所述季铵化聚己缩胍的制备方法包括以下步骤：
S1：将10份聚己缩胍与10份环氧丙烷混合，8℃温度下处理10h，再升温至50℃保持30min。
S2：常温下，在S1溶液中加入12份氯化苄，常温搅拌24h。
S3：静置分层后，用乙醚萃取上清液、干燥箱干燥得到季铵化聚己缩胍。
实施例4：体外细胞毒性检测
按GB/T 16886.5-2017医疗器械生物学评价第五部分：体外细胞毒性试验浸提液试验进行。
细胞株：小鼠成纤维细胞L929
试验组：实施例1的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶
阴性对照组：高密度聚乙烯颗粒
阳性对照组：苯酚
取1g试验组样品、阴性对照组样品和阳性对照组样品分别按照0.1g/mL、 0.2g/mL和5mg/mL比例加入MEM完全培养液，在60r/min震荡条件下37℃±1℃浸提24±2h，取浸提液进行试验。
将培养48h-72h生长旺盛的细胞消化制备成密度为1.5×105个/ml的细胞悬液，接种于96孔板，每皿0.1ml，置于5％CO2培养箱37℃培养至近汇合单层细胞形成。弃掉原培养液，分别加入阴性对照组样品、阳性对照组样品、试验组样品样品浸提液200μL，每组各3孔，另设置MEM完全培养液作为空白对照，置于5％CO2培养箱37℃培养48h，酶标仪检测吸光度，计算细胞增值率，试验结果如下表1和图1所示：
表1体外细胞毒性试验结果
| 试验分组 | 细胞毒性分级 |
| 阳性对照组 | 4级 |
| 阴性对照组 | 0级 |
| 试验组 | 1级 |
由表1和图1体外细胞毒性试验结果可知，受试样品具有良好的生物安全性。
采用实施例2和3制得的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶进行体外细胞毒性检测，发现其细胞毒性分级也是1级，都具有良好的生物安全性。
实施例5：含水量测试
将100g实施例2的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，放置在 37℃恒温干燥箱中，每隔一段时间，称量凝胶重量，计算其含水量变化，含水量变化如图2所示，由图可知，实施例2制得的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶的起始含水量约为90％，37℃下凝胶含水量随时间的延长，逐渐下降，一开始含水量下降趋势较快，是因为部分水分在凝胶表面，易于蒸发，6h后，表面水分基本丧失，含水量下降趋势有所减缓，放置24小时后，含水量为40.1％。
采用实施例1和3的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，也发现其在放置24小时后，含水量均在38％以上。说明本发明的凝胶敷料具有一定的保水性能，用于人体表皮伤口，其保湿性能维持在24h以上。
实施例6：混合细菌抑菌性评价
试验组：实施例1-3的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶
对照组1：聚乙烯醇/海藻酸钠/聚己缩胍抑菌凝胶
对照组2：壳聚糖凝胶
空白对照：聚乙烯醇/海藻酸钠凝胶
从保存菌中取一株在营养琼脂中划线，37℃培养24小时，取一株接种于 20mL营养肉汤中，37℃130r/min震荡培养18小时，用PBS缓冲液(0.03mol/L) 稀释至活菌数目为1×109CFU/mL～5×109CFU/mL，使用此方法分别制得大肠杆菌、金色葡萄球菌和铜绿假单胞菌菌悬液，并将三种菌悬液按照体积1:1:1混合，得到混合细菌悬液。
取1mL混合菌悬液涂布在无菌营养琼脂培养皿中，将本发明的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶敷料，用模具分切成直径0.5cm的圆，放置的培养皿上，每皿放置两个受试样品，另设置不添加季铵化聚己缩胍的聚乙烯醇/ 海藻酸钠凝胶敷料作为空白对照，37℃培养24小时，测量抑菌圈直径。实验结果如表2所示：
表2抗菌实验结果
| 试验分组 | 抑菌圈直径(cm) |
| 实施例1 | 0.88 |
| 实施例2 | 0.86 |
| 实施例3 | 0.89 |
| 对照组1 | 0.80 |
| 对照组2 | 0.75 |
| 空白对照 | 0.52 |
由表2可见，本发明涉及的一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶敷料对细菌具有抑制作用，且优于壳聚糖凝胶；同等条件下，添加季铵化聚己缩胍的凝胶敷料其对细菌的抑制作用优于添加未改性的聚己缩胍的凝胶敷料。实施例7：混合真菌抑菌性评价
试验组：实施例1-3的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶
对照组1：聚乙烯醇/海藻酸钠/聚己缩胍抑菌凝胶
对照组2：壳聚糖凝胶敷料
空白对照：聚乙烯醇/海藻酸钠凝胶
从保存菌中取一株在沙氏营养琼脂中划线，25℃培养48小时，用PBS缓冲液(0.03mol/L)冲洗并稀释至活菌数为1×109CFU/mL～5×109CFU/mL，使用此方法分别制得白色念球菌和黑曲霉菌悬液，并将两种菌悬液按照体积1:1混合，得到混合真菌悬液。
取1mL混合菌悬液涂布在无菌营养琼脂培养皿中，将本发明的聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶敷料，用模具分切成直径0.5cm的圆，放置的培养皿上，每皿放置两个受试样品，另设置不添加季铵化聚己缩胍的聚乙烯醇/ 海藻酸钠凝胶敷料作为空白对照，25℃培养24小时，测量抑菌圈直径。实验结果如表3所示：
表3抑菌实验结果
| 试验分组 | 抑菌圈直径(cm) |
| 实施例1 | 0.89 |
| 实施例2 | 0.88 |
| 实施例3 | 0.92 |
| 对照组1 | 0.73 |
| 对照组2 | 0.74 |
| 空白对照 | 0.53 |
由表3可知，本发明的聚乙烯醇/海藻酸钠/聚己缩胍凝胶对真菌具有抑制作用，且优于壳聚糖凝胶；将聚己缩胍进行季铵化改性后，制备聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶敷料，同等条件下，对真菌的抑制效果有较大的提高。
Claims (4)
1.一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其特征在于，按重量份数计，包括以下组份：聚乙烯醇0.5～5份，海藻酸钠0.5～3份，季铵化聚己缩胍0.1～2份，甘油3～8份，纯化水95～130份。
2.根据权利要求1所述一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其特征在于，所述季铵化聚己缩胍的制备方法为：将聚己缩胍与环氧丙烷按照1:1～1:1.3比例混合，低温处理7～15h后，再升温至40～50℃保持30min；常温加入氯化苄，氯化苄与聚己缩胍的比例为1:1～1.5:1，搅拌15～24h，静置分层后，用乙醚萃取上清液、干燥箱干燥得到季铵化聚己缩胍。
3.根据权利要求1所述一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶，其特征在于，所述聚乙烯醇和海藻酸钠的重量比为1:(0.6～2)，海藻酸钠与甘油的重量比为1:1～1:6。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将聚乙烯醇加入纯化水中，加热至90℃，搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液；
S2：按照比例称取海藻酸钠，加入甘油，混合分散后，加入聚乙烯醇溶液，常温搅拌10～30分钟，得到聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液；
S3：聚乙烯醇/海藻酸钠混合溶液中加入季铵化聚己缩胍，搅拌均匀，得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍溶液，在4℃下放置过夜；
S4：将聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍混合溶液注入模具中，进行伽马射线辐照，辐照剂量为10～30KGy；
S5：脱模，分切得到聚乙烯醇/海藻酸钠/季铵化聚己缩胍抑菌凝胶。
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