CN113304307A - 具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料制备方法。本发明的水凝胶伤口敷料是通过含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈与聚乙烯醇之间通过形成硼酸酯键制备得到。本发明的水凝胶伤口敷料通过交联骨架中丰富的叔胺与季铵盐功能基团，实现被动接触性抗菌。聚乙烯醇链段能够提供大量氢键，并与水凝胶骨架中的“阳离子‑π”结构协同提供湿表面粘附性能。本发明能实现抗菌与湿表面粘附目的，具有良好的生物相容性与自愈合性能，能够促进伤口愈合。

Description

具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料及制 备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域的一种水凝胶伤口敷料及制备方法，具体涉及了一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料的制备方法的制备方法。

背景技术

出血失控和感染被认为是战争、意外事故和自然灾害等紧急状况下死亡的首要因素。据不完全统计，每年因院前紧急出血失控引起的死亡人数占院前总死亡人数的三分之一左右。在紧急状况下迅速控制出血对挽救生命具有非常重要的意义。目前采用的止血方式通常为传统敷料包扎止血，用于包扎止血的材料主要有急救包、止血带、四头带和绷带等，尽管制作简单、价格便宜，但存在止血速度慢、易滋生细菌、易组织粘连等问题，特别是对于胸、腹、颈等不规则形状的人体部位及深、窄、动脉破裂等创伤的止血较难或无法使用。例如：90％的战争创伤是由穿透性弹片和简易爆炸装置造成的，这些创面大且不规则的伤口靠传统止血材料难以有效控制出血；在紧急状况下，伤者往往得不到及时的专业护理，需要紧急自救来提高存活率。传统的止血材料已经没法满足紧急止血的需求，急需具有快速、高效、安全的新型紧急伤口抗菌止血材料。

理想的院前急救止血材料应具备如下特点：1)具有良好的湿表面粘附性能，可直接用于出血创面并能迅速控制出血；2)具有良好的物理性能，能承受较大的血压及在伤口运动或伤员运送等过程中不易脱落；3)对人体组织相容性好，无组织伤害或感染风险；4)使用简便，方便伤者自救；5)可长期有效储存，较宽温度范围内保持性质稳定。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料的制备方法。所述的水凝胶敷料具有优异的被动接触性抗菌性能与止血性能，良好的自愈合性能与生物相容性等。0.5h接触性被动抗菌效率能够达到该水凝胶对大肠杆菌的0.5h生长抑制率达到86.7±4.4％，4h生长抑制率达到99.6±0.2％

本发明所采用的技术方案是：

一、一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料

所述水凝胶伤口敷料是通过含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈与聚乙烯醇之间通过形成硼酸酯键制备得到。

所述的含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈为聚(二甲基-氨乙基-4-甲基苯硼酸溴化铵)膦腈。

所述含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈的数均分子量为40000。

二、一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料的制备方法

方法包括以下步骤：

1)将含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈和聚乙烯醇分别充分溶解于去离子水后，获得聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液；

2)将聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌，得到以去离子水为溶剂的水凝胶伤口敷料。

所述的步骤1)中，以质量份数计，含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈为50～70份，聚乙烯醇为30～40份，溶解亲水性聚膦腈和聚乙烯醇的去离子水均为1500～2000份。

所述的步骤2)中的混合搅拌具体为：转速为500～1000rpm，搅拌时间为50～10分钟。

所述水凝胶伤口敷料对大肠杆菌的0.5h生长抑制率达到86.7±4.4％，4h生长抑制率达到99.6±0.2％。

制成的所述水凝胶伤口敷料为无定形材料。

所述的水凝胶伤口敷料具有良好的接触性抗菌性能，止血性能以及湿表面粘附性能。

本发明的具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料通过苯硼酸基团与聚乙烯醇中羟基形成硼酸酯键交联而成。

本发明所提供的水凝胶伤口敷料通过交联骨架中丰富的叔胺与季铵盐功能基团，实现被动接触性抗菌。聚乙烯醇链段能够提供大量氢键，并与水凝胶骨架中的“阳离子-π”结构协同提供湿表面粘附性能。质子化的叔胺基团与季铵盐基团能够通过静电作用吸附带负电的细菌体，导致细菌生长受到抑制而死亡，从而提供高效的被动接触抗菌能力。

本发明有益效果如下：

1.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料由于是动态化学键交联构成的，并且在该水凝胶伤口敷料中含有多种分子间相互作用，例如氢键、阳离子-π相互作用、疏水相互作用等，使得该水凝胶伤口敷料具有良好的自愈合性能，耐机械损伤并能够迅速恢复机械强度。

2.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料具有丰富的氢键、阳离子基团和芳香基团，能够通过氢键作用、静电相互作用和疏水相互作用粘附于皮肤湿表面，并在水环境中保持较长的粘附稳定性。

3.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料由动态硼酸酯键交联而成，形状可塑性优异，能够顺利地通过注射器并填充深浅不一、不规则的损伤部位。

4.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料通过骨架上丰富的阳离子基团，能够通过静电相互作用快速有效抑制细菌生长繁殖。

5.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料具有优异的止血性能，能够快速封闭出血部位。

6.本发明提供的抗菌和湿表面粘附水凝胶伤口敷料具有良好的促伤口愈合性能，能够减轻炎症，加速伤口愈合进程。

附图说明

图1为实施例1制备的水凝胶的对大肠肝杆菌的接触抑菌率。

图2为实施例1制备的水凝胶处理的肝出血损伤出血量。

图3为实施例1制备的水凝胶在不同时间浸泡在PBS溶液后对猪皮的粘附强度。

图4为实施例2制备的水凝胶的对大肠肝杆菌的接触抑菌率。

图5为实施例2制备的水凝胶处理的肝出血损伤出血量。

图6为实施例2制备的水凝胶在不同时间浸泡在PBS溶液后对猪皮的粘附强度。

图7为实施例3制备的水凝胶的对大肠肝杆菌的接触抑菌率。

图8为实施例3制备的水凝胶处理的肝出血损伤出血量。

图9为实施例3制备的水凝胶在不同时间浸泡在PBS溶液后对猪皮的粘附强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做更详尽的说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的实施例如下：

实施例1

将聚膦腈30.2mg，聚乙烯醇30.3mg，分别溶于970μl去离子水中，待完全溶解，获得聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液。

将聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌，转速为500～1000rpm，搅拌时间为50～10分钟，得到以去离子水为溶剂的聚磷腈基水凝胶伤口敷料。

将处于对数生长期，10μl浓度为106CFU的大肠杆菌ATCC25922细菌悬液分散在水凝胶伤口敷料表面，并在37℃恒温培养箱中培养0.5h、1h、2h、3h和4h。共培养后，将1mlPBS溶液添加到水凝胶伤口敷料表面，并进行30分钟的超声波处理。取100μl溶液涂布LB固体培养基，并在37℃恒温培养箱中过夜培养，并对培养基上的菌落数进行计数。

将本发明所提供的水凝胶伤口敷料粘附于大鼠(180～200g，雄性)肝损伤出血模型(切口宽度为5mm)的损伤部位，观察并记录出血过程中的出血量与止血时间。

以猪皮作为基底，将本发明提供的水凝胶伤口敷料均匀地粘附在两片猪皮之间，并使粘合面积达到10mm×10mm。并将其浸入PBS(pH＝7.4，37℃)溶液中0h、2h、3h、4h、8h、12h。在500N机械元件上进行了拉伸剪切试验，以表征水凝胶伤口敷料对皮肤组织的粘附强度。

本实施例结果如图1～图3所示，图1为所得水凝胶伤口敷料对大肠杆菌地接触抑菌性能，由图可见，水凝胶伤口敷料具有优异的接触抑菌性能。其0.5h的细菌抑菌率能够达到86.0±5.4％，3h抑菌率能够达到99.3±0.3％，能够基本灭杀细菌。图2为所得水凝胶伤口敷料的止血性能。由图2可见，未做任何处理的对照组的肝出血量为213.1±30.4mg，使用所得水凝胶伤口敷料的大鼠肝损伤出血量为26.7±8.6mg，出血量减少87.5％。图3为所得水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度，由图3可见，浸泡在PBS溶液中的初期，水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度增大，在第8h时得到最大值，达到47.1±2.5kPa。在随后的浸泡过程中水凝胶伤口敷料的粘附强度逐渐减低。

实施例2

将聚膦腈30.7mg，聚乙烯醇30.2mg，分别溶于970μl去离子水中，待完全溶解，获得聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液。

将聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌，转速为500～1000rpm，搅拌时间为50～10分钟，得到以去离子水为溶剂的水凝胶伤口敷料。

将处于对数生长期，10μl浓度为106CFU的大肠杆菌ATCC25922细菌悬液分散在水凝胶伤口敷料表面，并在37℃恒温培养箱中培养0.5h、1h、2h、3h和4h。共培养后，将1mlPBS溶液添加到水凝胶伤口敷料表面，并进行30分钟的超声波处理。取100μl溶液涂布LB固体培养基，并在37℃恒温培养箱中过夜培养，并对培养基上的菌落数进行计数。

将本发明所提供的水凝胶伤口敷料粘附于大鼠(180～200g，雄性)肝损伤出血模型(切口宽度为5mm)的损伤部位，观察并记录出血过程中的出血量与止血时间。

以猪皮作为基底，将本发明提供的水凝胶伤口敷料均匀地粘附在两片猪皮之间，并使粘合面积达到10mm×10mm。并将其浸入PBS(pH＝7.4，37℃)溶液中0h、2h、3h、4h、8h、12h。在500N机械元件上进行了拉伸剪切试验，以表征水凝胶伤口敷料对皮肤组织的粘附强度。

本实施例结果如图4～图6所示，图4为所得水凝胶伤口敷料对大肠杆菌地接触抑菌性能，由图可见，水凝胶伤口敷料具有优异的接触抑菌性能。其0.5h的细菌抑菌率能够达到83.2±0.8％，3h抑菌率能够达到99.3±0.3％，能够基本灭杀细菌。图5为所得水凝胶伤口敷料的止血性能。由图5可见，未做任何处理的对照组的肝出血量为213.1±30.4mg，使用所得水凝胶伤口敷料的大鼠肝损伤出血量为44.7±14.3mg，出血量减少79.1％。图6为所得水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度，由图6可见，浸泡在PBS溶液中的初期，水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度增大，在第8h时得到最大值，达到35.6±2.6kPa。在随后的浸泡过程中水凝胶伤口敷料的粘附强度逐渐减低。

实施例3

将聚膦腈30.6mg，聚乙烯醇30.8mg，分别溶于970μl去离子水中，待完全溶解，获得聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液。

将聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌，转速为500～1000rpm，搅拌时间为50～10分钟，得到以去离子水为溶剂的水凝胶伤口敷料。

将处于对数生长期，10μl浓度为106CFU的大肠杆菌ATCC25922细菌悬液分散在水凝胶伤口敷料表面，并在37℃恒温培养箱中培养0.5h、1h、2h、3h和4h。共培养后，将1mlPBS溶液添加到水凝胶伤口敷料表面，并进行30分钟的超声波处理。取100μl溶液涂布LB固体培养基，并在37℃恒温培养箱中过夜培养，并对培养基上的菌落数进行计数。

将本发明所提供的水凝胶伤口敷料粘附于大鼠(180～200g，雄性)肝损伤出血模型(切口宽度为5mm)的损伤部位，观察并记录出血过程中的出血量与止血时间。

以猪皮作为基底，将本发明提供的水凝胶伤口敷料均匀地粘附在两片猪皮之间，并使粘合面积达到10mm×10mm。并将其浸入PBS(pH＝7.4，37℃)溶液中0h、2h、3h、4h、8h、12h。在500N机械元件上进行了拉伸剪切试验，以表征水凝胶伤口敷料对皮肤组织的粘附强度。

本实施例结果如图7～图9所示，图7为所得水凝胶伤口敷料对大肠杆菌地接触抑菌性能，由图可见，水凝胶伤口敷料具有优异的接触抑菌性能。其0.5h的细菌抑菌率能够达到86.7±4.4％，3h抑菌率能够达到99.1±0.5％，能够基本灭杀细菌。图8为所得水凝胶伤口敷料的止血性能。由图8可见，未做任何处理的对照组的肝出血量为213.1±30.4mg，使用所得水凝胶伤口敷料的大鼠肝损伤出血量为30.7±10.1mg，出血量减少85.6％。图9为所得水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度，由图9可见，浸泡在PBS溶液中的初期，水凝胶伤口敷料对猪皮的粘附强度增大，在第8h时得到最大值，达到28.4±5.5kPa。在随后的浸泡过程中水凝胶伤口敷料的粘附强度逐渐减低。

Claims (7)

1.一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料，其特征在于：所述水凝胶伤口敷料是通过含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈与聚乙烯醇之间通过形成硼酸酯键制备得到。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料，其特征在于：所述的含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈为聚(二甲基-氨乙基-4-甲基苯硼酸溴化铵)膦腈。

3.根据权利要求1所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料，其特征在于：所述含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈的数均分子量为40000。

4.根据权利要求1所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈和聚乙烯醇分别充分溶解于去离子水后，获得聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液；

2)将聚膦腈溶液和聚乙烯醇溶液混合搅拌，得到以去离子水为溶剂的水凝胶伤口敷料。

5.根据权利要求4所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中，以质量份数计，含有苯硼酸功能基团的亲水性聚膦腈为50～70份，聚乙烯醇为30～40份，溶解亲水性聚膦腈和聚乙烯醇的去离子水均为1500～2000份。

6.根据权利要求4所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料处理方法，其特征在于：所述的步骤2)中的混合搅拌具体为：转速为500～1000rpm，搅拌时间为50～10分钟。

7.根据权利要求4所述的一种具有抗菌和湿表面粘附性能的聚磷腈基水凝胶伤口敷料处理方法，其特征在于：所述水凝胶伤口敷料对大肠杆菌的0.5h生长抑制率达到86.7±4.4％，4h生长抑制率达到99.6±0.2％。

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