CN112876700B - 一种双网络水凝胶伤口敷料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双网络水凝胶伤口敷料及其制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备醛基化青蒿多糖；(2)制备双网络水凝胶。本发明的目的在于提供一种以细菌纤维素为第一层网络，氧化青蒿多糖和羧甲基壳聚糖为第二层网络形成的双网络水凝胶伤口敷料的制备方法；该方法制备的双网络水凝胶伤口敷料，可以提高伤口敷料抗氧化、促进修复的性能的同时，通过形成双网络的水凝胶，增强水凝胶力学性能以及提高其锁水保水能力。

Description

一种双网络水凝胶伤口敷料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种双网络水凝胶伤口敷料及其制备方法。
背景技术
针对皮肤损伤修复，目前主要的产品有干性敷料与湿性敷料两种。早期的伤口干性愈合理论认为，伤口愈合需要在干燥环境下，通过大气氧促进伤口愈合，基于这一理论早期伤口护理多采用棉、麻等材料混纺而成的纱布；但后来研究表明表皮伤口无法从大气中获得氧气，且由于纱布无法将伤口与外界隔绝，易导致细菌侵入；另外在使用纱布护理伤口过程中，伤口会与纱布粘连，在伤口愈合过程中新长出的肉芽组织会钻入纱布的缝隙中；在后期换药时，容易将纱布与伤口部位的痂壳一并撕下，不仅会导致患者疼痛，而且不利于伤口的愈合；干性伤口敷料，无法为伤口愈合提供有利的环境，因此并不是最理想的伤口敷料。同时，伤口修复是一个复杂的病理生理反应的过程，氧化应激反应是其中最为重要的反应之一。氧化应激反应伴随整个伤口愈合的全过程，如果过度的氧化应激反应会导致伤口部位的脂质、蛋白质和蛋白质的损伤，甚至导致细胞的凋亡和坏死，影响伤口愈合的过程。因此将抗氧化剂使用在伤口敷料中，减少伤口局部的氧化应激反应从而促进伤口愈合，是很有必要的。
细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)水凝胶敷料，以及细菌纤维素和壳聚糖(chitosan，CS)水凝胶(cellulose–chitosan,BC-CS)敷料就是湿性敷料中两种。BC水凝胶具有与皮肤组织细胞外基质类似的三维纤维网络结构，并具有良好的吸水性和透湿性、一定的止血功能和防粘连性能；然而，BC水凝胶并不具备杀菌功能，对已入侵的致病菌及己感染的创面毫无作用；另一方面由于BC水凝胶中的水分受挤压就会溢出，保水性能差，无法有效为伤口提供优秀的湿润环境。BC-CS水凝胶敷料，在BC水凝胶的基础上加入了有抑菌作用的CS，BC-CS水凝胶有效提高了BC水凝胶的保水性和力学强度，使其具备了一定的抑菌作用，更有利于伤口愈合；但是由于这样制备的BC-CS水凝胶，CS是直接浸泡入BC纤维网络中的，二者之间并没有较好的相互作用，因此只能短时间的提高BC的相关性能，随着CS的溢出，其性能会明显下降。另外，通过我们的研究通过高碘酸钠改性过的青蒿多糖具备有良好的抗氧化性，能在提高伤口敷料性能的同时增加其抗氧化性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双网络水凝胶伤口敷料，其可以在提高伤口敷料抑菌抗炎、促进修复的性能的同时，通过形成双网络的水凝胶，增强水凝胶力学性能以及提高其锁水保水能力，同时还能通过加入具有抗氧化性的高碘酸钠改性青蒿多糖，在提高伤口敷料性能的同时增加其抗氧化性，促进伤口的愈合。
本发明的目的还在于提供上述双网络水凝胶伤口敷料的制备方法。
本发明首先提供了如下技术方案：
一种双网络水凝胶伤口敷料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)制备醛基化青蒿多糖；
(2)制备双网络水凝胶。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(1)包括如下步骤：
(11)将青蒿多糖溶解在蒸馏水搅拌后得到溶液A；
(12)在溶液A中加入无水乙醇搅拌后得到溶液B；
(13)在溶液B中加入高碘酸钠避光氧化后得到溶液C；
(14)在溶液C中加入乙二醇搅拌反应后得到溶液D；
(15)在溶液D中加入乙醇搅拌、静置后得到溶液E；
(16)将溶液E抽滤、滤渣干燥后得到醛基化青蒿多糖。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(1)中，所述青蒿多糖为2g，所述蒸馏水为10ml，所述无水乙醇为20ml，所述高碘酸钠为2g，所述乙二醇为4mL。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(12)中，搅拌时间为2h。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(13)中，避光氧化时间为2h。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(14)中，搅拌反应时间为30min。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(15)中，搅拌时间为5min，静置时间为1h。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(2)包括如下步骤：
(21)制备无菌的细菌纤维素水凝胶；
(22)制备无菌的羧甲基壳聚糖溶液；
(23)制备无菌的醛基化青蒿多糖溶液。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(21)具体为：将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟，得到无菌的细菌纤维素水凝胶。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(22)具体为：取300mg羧甲基壳聚糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的羧甲基壳聚糖溶液。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(23)具体为：取300mg醛基化青蒿多糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的青蒿多糖溶液。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(2)还包括如下步骤：
(24)将无菌的细菌纤维素水凝胶浸泡在无菌的羧甲基壳聚糖溶液中后冷藏得到无菌BC-CS水凝胶；
(25)将无菌BC-CS水凝胶浸泡在无菌的醛基化青蒿多糖溶液后冷藏得到双网络水凝胶。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(24)具体为：取出无菌的细菌纤维素水凝胶，用无菌纱布吸去多余的水分，将其浸泡入无菌的羧甲基壳聚糖溶液中，用密封胶封口，放入4℃冰箱12h，得到无菌的BC-CS水凝胶。
根据本发明的具体实施方式，所述步骤(25)具体为：取出无菌的BC-CS水凝胶，用无菌纱布吸去多余水分，再把BC-CS水凝胶转移到无菌青蒿多糖溶液中，放入4℃冰箱12h，得到无菌的双网络水凝胶。
本发明还提供了一种根据上述制备方法或其具体实施方式制备得到的双网络水凝胶伤口敷料。
本发明具有如下有益效果：
本发明的目的在于提供一种以细菌纤维素为第一层网络，氧化青蒿多糖和羧甲基壳聚糖为第二层网络形成的双网络水凝胶伤口敷料的制备方法；该方法制备的双网络水凝胶伤口敷料，可以提高伤口敷料抑菌抗炎、促进修复的性能的同时，通过形成双网络的水凝胶，增强水凝胶力学性能以及提高其锁水保水能力。
附图说明
图1为本发明提供的一种双网络水凝胶伤口敷料的制备方法的流程图；
图2为本发明提供的一种双网络水凝胶伤口敷料的大体观图；
图3为本发明提供的一种双网络水凝胶伤口敷料SEM图；
图4为本发明提供的一种双网络水凝胶伤口敷料与RAW264.7细胞共培养活死染色图；
图5为本发明提供的一种双网络水凝胶伤口敷料在治疗大鼠皮肤全层缺损21天后的大体观。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的图表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本专利在现有技术背景下，拟引入新的具有抑菌、抗炎、抗氧化促进修复作用的青蒿多糖(Polysaccharides from Artemisia annua L，HQG)，以提高伤口敷料相关生物学性能。同时将氧化青蒿多糖(HQG-cho)的醛基与羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan，CMCS)上的胺基通过席夫碱反应在BC网状水凝胶上以酰胺键形成第二层网络结构，这样形成的双网络水凝胶(BC-CS-HQG)，力学性能更强，锁水保水功能也更强。
如图1所示，一种双网络水凝胶伤口敷料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)制备醛基化青蒿多糖；
(2)制备双网络水凝胶(如图2所示)。
在一些实施例中，所述步骤(1)包括如下步骤：
(11)将青蒿多糖溶解在蒸馏水搅拌后得到溶液A；
(12)在溶液A中加入无水乙醇搅拌后得到溶液B；
(13)在溶液B中加入高碘酸钠避光氧化后得到溶液C；
(14)在溶液C中加入乙二醇搅拌反应后得到溶液D；
(15)在溶液D中加入乙醇搅拌、静置后得到溶液E；
(16)将溶液E抽滤、滤渣干燥后得到醛基化青蒿多糖。
在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述青蒿多糖为2g，所述蒸馏水为10ml，所述无水乙醇为20ml，所述高碘酸钠为2g，所述乙二醇为4mL。
在一些实施例中，所述步骤(12)中，搅拌时间为2h。
在一些实施例中，所述步骤(13)中，避光氧化时间为2h。
在一些实施例中，所述步骤(14)中，搅拌反应时间为30min。
在一些实施例中，所述步骤(15)中，搅拌时间为5min，静置时间为1h。
在一些实施例中，所述步骤(2)包括如下步骤：
(21)制备无菌的细菌纤维素水凝胶；
(22)制备无菌的羧甲基壳聚糖溶液；
(23)制备无菌的醛基化青蒿多糖溶液。
在一些实施例中，所述步骤(21)具体为：将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟，得到无菌的细菌纤维素水凝胶。
在一些实施例中，所述步骤(22)具体为：取150mg羧甲基壳聚糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的羧甲基壳聚糖溶液。
在一些实施例中，所述步骤(23)具体为：取150mg醛基化青蒿多糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的青蒿多糖溶液。
在一些实施例中，所述步骤(2)还包括如下步骤：
(24)将无菌的细菌纤维素水凝胶浸泡在无菌的羧甲基壳聚糖溶液中后冷藏得到无菌BC-CS水凝胶；
(25)将无菌BC-CS水凝胶浸泡在无菌的醛基化青蒿多糖溶液后冷藏得到双网络水凝胶(BC-CS-HQG水凝胶)。
在本实施例中，先将无菌的细菌纤维素水凝胶浸泡在无菌的醛基化青蒿多糖溶液后、冷藏得到的水凝胶，然后将得到的水凝胶浸泡在无菌的羧甲基壳聚糖溶液中后冷藏得到双网络水凝胶的制备方法也在本发明的保护范围内；其具体步骤为：将2g灭菌后的细菌纤维素水凝胶浸泡入30ml灭菌好的5mg/ml的醛基化青蒿多糖溶液中24h后取出，用无菌PBS冲洗两次；再浸泡入30ml灭菌好的5mg/ml羧甲基壳聚糖溶液中，24h后取出，并用无菌PBS清洗。
在一些实施例中，所述步骤(24)具体为：取出无菌的细菌纤维素水凝胶，用无菌纱布吸去多余的水分，将其浸泡入无菌的羧甲基壳聚糖溶液中，用密封胶封口，放入4℃冰箱12h，得到无菌的BC-CS水凝胶。
在一些实施例中，所述步骤(25)具体为：取出无菌的BC-CS水凝胶，用无菌纱布吸去多余水分，再把BC-CS水凝胶转移到无菌青蒿多糖溶液中，放入4℃冰箱12h，得到无菌的双网络水凝胶(BC-CS-HQG水凝胶)。
本发明还提供了一种根据上述制备方法或其具体实施方式制备得到的双网络水凝胶伤口敷料。
本发明的目的在于提供一种以细菌纤维素为第一层网络，氧化青蒿多糖和羧甲基壳聚糖为第二层网络形成的双网络水凝胶伤口敷料的制备方法；该方法制备的双网络水凝胶伤口敷料，可以提高伤口敷料抑菌抗炎、抗氧化促进修复的性能的同时，通过形成双网络的水凝胶，增强水凝胶力学性能以及提高其锁水保水能力。
实验：
实施例1
1、制备细菌纤维素水凝胶(BC水凝胶)：
(1)将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟，得到细菌纤维素水凝胶。
(2)将细菌纤维素水凝胶放入装有超纯水的容器中，高温高压灭菌30分钟，得到无菌的细菌纤维素水凝胶。
2、制备细菌纤维素-壳聚糖水凝胶(BC-CS水凝胶)：
(1)将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟，得到细菌纤维素水凝胶。
(2)取150mg羧甲基壳聚糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的羧甲基壳聚糖溶液。
(3)在超净台里，取出无菌的细菌纤维素水凝胶，用无菌纱布吸去多余的水分，将其浸泡入无菌的羧甲基壳聚糖中，用密封胶封口，放入4℃冰箱12h后，得到无菌BC-CS水凝胶。
3、制备细菌纤维素-壳聚糖-青蒿多糖水凝胶(BC-CS-HQG水凝胶)：
(1)称取2g青蒿多糖放入干燥的烧杯中，先加入10ml蒸馏水搅拌待青蒿多糖溶于水之后，加入20ml无水乙醇，搅拌2h后，向体系中加入2g高碘酸钠(先溶于一定量的水中)避光氧化8h后，加入4mL乙二醇，搅拌30分钟，终止反应。最后加入一定量的乙醇，搅拌5min，静置1h，抽滤，滤渣干燥，得到醛基化青蒿多糖。
(2)将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟，得到细菌纤维素水凝胶。
(3)取150mg羧甲基壳聚糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的羧甲基壳聚糖溶液。
(4)取150mg醛基化青蒿多糖溶于30mlPBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的青蒿多糖溶液
(5)在超净台里，取出无菌的细菌纤维素水凝胶，用无菌纱布吸去多余的水分，将其浸泡入无菌的羧甲基壳聚糖溶液中，用密封胶封口，放入4℃冰箱12h后，取去吸去多余水分，再把水凝胶转移到无菌青蒿多糖溶液中，放入4℃冰箱12h，得到本发明提供的无菌的双网络水凝胶(BC-CS-HQG水凝胶)(如图2所示)。
实施例2
将实施例1得到的三种水凝胶进行表征：
1、SEM：将水凝胶梯度脱水后，进行临界点干燥，然后进行SEM电镜扫描(如图3所示)。
实施例3
按照以下步骤对实施例1制备的三种水凝胶进行种植细胞
1、取实施例1中三种水凝胶各取12块，先用PBS清洗3次，再在DMEM中浸泡3分钟后，吸走多余水分备用。
2、将提前准备好的小鼠巨噬细胞(RAW267.4)，计数并且用DMEM完全培养基制备成细胞悬液，滴加到上述三种水凝胶上，细胞密度为1×104个/mg。
3、一天后，取细胞做活死染色，在激光共聚焦下看细胞存活情况(如图4所示)。
实施例4
将实施例1制备的三种水凝胶进行动物实验
1、在成年SD大鼠的背部，取直径1cm大小的全层皮肤，造出大鼠皮肤缺损模型。
2、将三种水凝胶随机敷在伤口缺损处，覆盖一层PU膜，并用压敏胶布固定好，分别在第7、14、21天取样(如图5所示)。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双网络水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备醛基化青蒿多糖；
（11）将青蒿多糖溶解在蒸馏水搅拌后得到溶液A；
（12）在溶液A中加入无水乙醇搅拌后得到溶液B；
（13）在溶液B中加入高碘酸钠避光氧化后得到溶液C；
（14）在溶液C中加入乙二醇搅拌反应后得到溶液D；
（15）在溶液D中加入乙醇搅拌、静置后得到溶液E；
（16）将溶液E抽滤、滤渣干燥后得到醛基化青蒿多糖；
（2）制备双网络水凝胶；
（21）制备无菌的细菌纤维素水凝胶；
将细菌纤维素膜裁剪成2cm*2cm大小的膜，放入煮沸的超纯水中煮10分钟后，高温高压灭菌30分钟，得到无菌的细菌纤维素水凝胶；
（22）制备无菌的羧甲基壳聚糖溶液；
（23）制备无菌的醛基化青蒿多糖溶液；
（24）将无菌的细菌纤维素水凝胶浸泡在无菌的羧甲基壳聚糖溶液中后冷藏得到无菌BC-CS水凝胶；
（25）将无菌BC-CS水凝胶浸泡在无菌的醛基化青蒿多糖溶液后冷藏得到双网络水凝胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述青蒿多糖为2g，所述蒸馏水为10ml，所述无水乙醇为20ml，所述高碘酸钠为2g，所述乙二醇为4mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（22）具体为：取100mg羧甲基壳聚糖溶于20ml PBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的羧甲基壳聚糖溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（23）具体为：取100mg醛基化青蒿多糖溶于10ml PBS缓冲液中，将溶液通过0.22um孔径的滤膜过滤除菌，得到无菌的青蒿多糖溶液。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（24）具体为：取出无菌的细菌纤维素水凝胶，用无菌纱布吸去多余的水分，将其浸泡入无菌的羧甲基壳聚糖溶液中，用密封胶封口，放入4°C冰箱12h，得到无菌的BC-CS水凝胶。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（25）具体为：取出无菌的BC-CS水凝胶，用无菌纱布吸去多余水分，再把BC-CS水凝胶转移到无菌青蒿多糖溶液中，放入4°C冰箱12h，得到无菌的双网络水凝胶。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的双网络水凝胶伤口敷料。
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