CN113662910B

CN113662910B - 一种美洲大蠊多糖水凝胶及其制备方法和用途

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Publication number: CN113662910B
Application number: CN202010641811.5A
Authority: CN
Inventors: 章津铭; 王婷; 张晨; 吴亿晗; 耿福能; 傅超美
Original assignee: Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
Current assignee: Chengdu University of Traditional Chinese Medicine
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2040-07-06
Also published as: CN113662910A

Abstract

本发明提供了一种美洲大蠊多糖水凝胶及其制备方法和用途，属于医药技术领域。该美洲大蠊多糖水凝胶是由如下原料制备而成：卡波姆、纤维素、美洲大蠊多糖、纯化水；其中，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.1～0.3g、纤维素0.125～0.375g、美洲大蠊多糖0.05～0.5g，余量为纯化水。本发明美洲大蠊多糖水凝胶不仅具有良好的生物相容性，同时具有适宜的溶胀率和较低的失水率，力学强度良好、透气性良好、能吸收大量的渗出液、对于创面修复效果良好，特别是对于慢性创面修复效果良好。可用于急性外伤、手术后伤口创面、皮肤溃疡、疖肿、糖尿病足、压疮、褥疮的修复。

Description

一种美洲大蠊多糖水凝胶及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于医药技术领域，具体涉及一种美洲大蠊多糖水凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

美洲大蠊入药首见于《神农本草经》，称“蜚蠊”，《神农本草经》将其列为中品，“味：咸、寒；治：血瘀症、寒热、破积、喉咽闭、内寒无子”。美洲大蠊用于创面修复早有应用，现代药学典籍及民族医药典籍中也多有记载。《云南省中药材标准》(第一册)中记载蜚蠊内服具有健脾消疳，活血通脉，利水消肿等功效；外用具有消肿生肌功效，用于水火烫伤，各种创伤及溃疡。伴随着我国中成药产业的迅速发展，中药材提取后的药渣后处理(再利用)问题也日益突出。美洲大蠊目前已开发出多种制剂，广泛用于治疗多种疾病。其中康复新液有抗炎、促进肉芽组织生产、促进血管生成等作用，在创面修复方面应用广泛。但调研发现，美洲大蠊是目前使用量最大的虫类中药材，康复新液等制剂的生产过程产生了大量醇提后药渣，这部分药渣目前采用堆放、发酵、制作动物饲料等粗放方式处理，尤其是多糖等易溶于水的大分子物质，未能对其实现药渣资源的综合利用和开发。

文献“美洲大蠊药渣中多糖制备工艺优化及促创面愈合的综合利用研究”公开了在美洲大蠊醇提药渣中提取美洲大蠊多糖的方法。但是将美洲大蠊制备成生物相容性优异、透气性良好、能吸收大量的渗出液、失水率低、修复效果良好的制剂尚未有研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种美洲大蠊多糖水凝胶及其制备方法和用途。

本发明提供了一种美洲大蠊多糖水凝胶，它是由如下原料制备而成：卡波姆、纤维素、美洲大蠊多糖、纯化水；

其中，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.1～0.3g、纤维素0.125～0.375g、美洲大蠊多糖0.05～0.5g，余量为纯化水。

进一步地，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.2g、纤维素0.25g、美洲大蠊多糖0.1～0.5g，余量为纯化水；

优选地，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.2g、纤维素0.25g、美洲大蠊多糖0.4～0.5g，余量为纯化水。

进一步地，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.2g、纤维素0.25g、美洲大蠊多糖0.4g，余量为纯化水。

进一步地，所述纤维素为羧甲基纤维素。

本发明还提供了一种制备前述的美洲大蠊多糖水凝胶的方法，它包括如下步骤：采用纯水分别将卡波姆、纤维素和美洲大蠊多糖配制成溶液，将卡波姆溶液和纤维素溶液混合后，加入美洲大蠊多糖溶液，混匀，除去气泡即得。

进一步地，所述卡波姆溶液的质量百分数为2％。

进一步地，所述纤维素溶液的质量百分数为2.5％。

进一步地，所述美洲大蠊多糖溶液的质量百分数为2.5～25％；

优选地，所述美洲大蠊多糖溶液的质量百分数为20％。

进一步地，所述除去气泡为置于真空干燥箱中抽真空除去气泡。

本发明还提供了前述的美洲大蠊多糖水凝胶在制备修复急性外伤、手术后伤口创面、皮肤溃疡、疖肿、糖尿病足、压疮、褥疮的敷贴中的用途。

本发明美洲大蠊多糖水凝胶不仅具有良好的生物相容性，同时具有适宜的溶胀率和较低的失水率，力学强度良好、透气性良好、能吸收大量的渗出液、对于创面修复效果良好，特别是对于慢性创面修复效果良好。可用于急性外伤、手术后伤口创面、皮肤溃疡、疖肿、糖尿病足、压疮、褥疮的修复。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1为9种不同配方的水凝胶失水率测试结果。

图2为美洲大蠊多糖水凝胶流变特性图。

图3为美洲大蠊多糖水凝胶SEM图。

图4为美洲大蠊多糖粉末(A)，空白凝胶冻干粉末(B)，卡波姆、羧甲基纤维素钠、美洲大蠊多糖粉末物理混合物粉末(C)，本发明美洲大蠊多糖凝胶冻干粉末(D)的红外图谱。

具体实施方式

本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。

实施例1、美洲大蠊多糖的提取

美洲大蠊多糖的提取参照文献(美洲大蠊药渣中多糖制备工艺优化及促创面愈合的综合利用研究.中草药.2019,50(10):2339-2346)，具体制备方法如下：

(1)称取醇提后美洲大蠊药渣100g，将药渣于50℃下烘干后，粉碎、过60目筛；按1：3的料液质量比，加入石油醚浸泡24h，除去脂溶性成分，减压浓缩收集石油醚，如此重复2次，将脱脂后的美洲大蠊药渣于50℃下烘干，得美洲大蠊药渣粉；

(2)按1：10的料液质量比，在步骤(1)的美洲大蠊药渣粉中加入0.02M NaOH溶液中，在62℃温度下温浸提取99min，如此反复2次，得混合液；

(3)将步骤(2)的混合液调节pH至中性，离心分离、过滤后，浓缩上清液，加3倍体积的95％乙醇，4℃静置24h。抽滤得沉淀部分，并依次用无水乙醇、丙酮、无水乙醚洗去沉淀中的水分，50℃烘干，即得美洲大蠊粗多糖；

(4)将步骤(3)所得粗多糖加20倍体积水溶解，加入0.5倍体积的30％双氧水，50℃加热搅拌8h，除去色素，得多糖溶液；

(5)将步骤(4)所得脱色后美洲大蠊多糖用Sevage试剂(氯仿：正丁醇＝4：1)按多糖溶液：Sevage试剂为3：1混合，磁力搅拌器搅拌20min，离心，保留上层多糖层，如此重复7次。将脱蛋白的多糖液浓缩，透析48h，除去有机小分子，冷冻干燥即得美洲大蠊多糖粉末。

经常规方法测得其多糖转移率为13.68％。

实施例2、美洲大蠊多糖水凝胶的制备

称取卡波姆(CBM)，加纯水搅拌过夜溶解，配制成质量百分数为2％卡波姆(CBM)溶液；称取羧甲基纤维素(CMC)，加纯水搅拌过夜溶解，配制成质量百分数为2.5％的羧甲基纤维素(CMC)溶液。上述配制的CBM和CMC分别以1:3、1:2、1:1、2:1、3:1的体积比混和。分别称取实施例1制备得到的美洲大蠊多糖(PAP)0.05g、0.1g、0.2g、0.4g、0.5g，使用2ml纯水溶解，加入CBM和CMC混合液中，混匀，置真空干燥箱中抽真空除去气泡，即得美洲大蠊多糖水凝胶。美洲大蠊多糖水凝胶的原料配比详见表1。

表1.美洲大蠊多糖水凝胶的原料配比

以下通过具体试验例证明本发明的有益效果。

试验例1、溶胀性测试

将实施例2制备得到的9种不同配方的水凝胶在冷冻干燥机中冻干，获得冻干水凝胶，冻干水凝胶称重记为W₀，然后将冻干水凝胶室温条件下浸泡于pH＝7.4的PBS缓冲液中，置于37℃恒温摇床中，12h后取出凝胶材料，用滤纸擦掉材料表面多余水分，称重并记为为W₁。溶胀率计算公式为：

溶胀率＝(W₁-W₀)/W₀*100％

每个样品测量三个平行样后，进行统计分析比较，结果如表2所示。由表2可知，各原料配比对于美洲大蠊多糖水凝胶的溶胀性质有很大影响：当美洲大蠊多糖含量一定时，随着卡波姆的量增加，溶胀率逐渐增加，当2％CBM：2.5％CMC＝3：1时，溶胀率最高；同时，溶胀率随多糖加入量增多而增高，在加入量为0.4g时达到最大。多糖加入量为0.5g时，放置冰箱后有沉淀析出，导致凝胶体系不稳定，溶胀率下降。溶胀率越高表示水凝胶更能吸收大量的渗出液，利于创面修复。

表2.各配方制备得到的美洲大蠊多糖水凝胶的溶胀率

试验例2、失水率测试

将实施例2制备得到的9种不同配方的水凝胶称重(M₀)并放入烘箱中，在37℃条件下干燥，分别在0、2、4、6、8、10、12、24h后取样在天平上测定质量(M₁)来计算其失水率。失水率的计算公式如下：

失水率＝(M₀-M₁)/M₀*100％

9种不同配方的水凝胶失水率测试结果如图1和表3所示。

表3.9种不同配方的水凝胶失水率测试结果

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2h

0.23±0.02

0.91±0.04

0.83±0.06

1.33±0.06

1.39±0.13

0.99±0.02

0.38±0.03

0.58±0.03

1.31±0.28

4h

0.69±0.04

1.77±0.02

2.24±0.18

2.39±0.12

2.66±0.10

1.76±0.18

0.98±0.02

1.39±0.05

2.46±0.05

6h

1.44±0.09

2.61±0.06

3.26±0.14

3.79±0.11

3.77±0.11

2.59±0.22

1.45±0.11

2.15±0.15

3.54±0.11

8h

2.03±0.12

3.48±0.17

4.5±0.10

5.44±0.19

5.43±0.11

3.65±0.11

1.87±0.05

2.89±0.11

4.08±0.09

10h

2.45±0.09

3.72±0.07

5.28±0.25

6.26±0.15

6.31±0.06

3.95±0.16

2.26±0.18

3.47±0.18

5.66±0.30

12h

2.73±0.10

5.22±0.13

6.37±0.05

6.76±0.27

6.73±0.05

4.36±0.10

2.5±0.07

3.52±0.27

6.87±0.10

24h

4.5±0.11

6.36±0.13

8.7±0.23

11.65±0.35

12.02±0.39

6.44±0.12

3.89±0.10

5.59±0.22

9.52±0.43

由图1和表3可知，当多糖含量一致时，随着CMC/CBM比值增大时，水凝胶的失水率逐渐降低，当CMC/CBM＝3:1时，24h的失水率最低，为4.5％±0.11，且随时间增加失水速率较缓慢。当CMC/CBM＝1：3时，24h的失水率最高，为12.02％±0.39。加入多糖后，随着多糖加入量增多，失水率降低，在加入多糖量为0.4g时，24h失水率最低，为3.89％±0.096；但当多糖量为0.5g时，失水率反而升高。

由试验例1和试验例2可知，当CBM量增大时，水凝胶溶胀率较高；CMC比例增大时，水凝胶的保水性增强。且CBM量过大时，水凝胶过稀，冻干样品不易成型；CMC比例过高时，水凝胶过于黏稠，综合考虑，选取CBM/CMC＝1：1(v/v)为最终凝胶基质比例。随多糖量增加，保水率及溶胀率均有所提高，但多糖添加量为0.5g时，凝胶有沉淀析出，凝胶体系反而不稳定，故以多糖添加量0.4g为最佳多糖添加量。

本发明美洲大蠊多糖水凝胶的最优配方为：质量百分数为2％卡波姆(CBM)溶液体积为10mL，质量百分数为2.5％的羧甲基纤维素(CMC)溶液体积为10mL，美洲大蠊多糖质量为0.4g。在该配方下所得的美洲大蠊多糖水凝胶具有适宜的溶胀率和较低的失水率，力学强度良好、透气性良好、能吸收大量的渗出液、对于创面修复效果良好。

试验例3、流变学测试

按照实施例2中的原料配比和制备方法制备不同的美洲大蠊多糖水凝胶(实施例2中的编号2表示为CBM₁/CMC₂/PAP_0.1，编号3表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.1，编号4表示为CBM₂/CMC₁/PAP_0.1，编号7表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.4，编号8表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.2)；同时，按照质量百分数为2％卡波姆(CBM)溶液体积与质量百分数为2.5％的羧甲基纤维素(CMC)溶液体积比为1:1，不加入美洲大蠊多糖制备的水凝胶作为空白对照组(表示为CBM₁/CMC₁/PAP₀)。采用DHR-1型流变仪进行测定。测试模式：频率扫描模式。将样品水凝胶平铺在行板之间，板直径为40mm，调节板间距为1.0mm，固定应变为0.5％，测试温度为37℃，测试频率1～100rad/s。以频率为横坐标，以储存模量(G＇)、损耗模量(G″)、复数黏度为纵坐标，绘制水凝胶的流变学特征图。结果见图2。

储存模量(G′)表示水凝胶的弹性性质，损失模量(G″)表示粘度。在相同频率下，G′值远远高于G″值，这是水凝胶的固有性质，表明凝胶已经形成。通常在频率范围内，体系小形变时G′远大于G″，并且G′与频率无关。图中可以看出：在20Hz以下，G′几乎不发生变化，这表明样品已经形成比较完好的网络结构。由图中可知，不同比例的CMC与CBM对水凝胶的流变学特性影响不大，但不同PAP添加量的水凝胶的流变性能明显不同，与CBM₁/CMC₁/PAP₀水凝胶相比，当PAP存在于水凝胶中时，G′和G″的值更高。其中，CBM₁/CMC₁/PAP_0.4的G′和G″值最大，说明PAP水凝胶具有更强的刚性，加入多糖后有利于水凝胶力学强度的提高。

试验例4、SEM扫描电镜

按照实施例2中的原料配比和制备方法制备不同的美洲大蠊多糖水凝胶(实施例2中的编号2表示为CBM₁/CMC₂/PAP_0.1，编号3表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.1，编号4表示为CBM₂/CMC₁/PAP_0.1，编号7表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.4，编号8表示为CBM₁/CMC₁/PAP_0.2)，同时，按照质量百分数为2％卡波姆(CBM)溶液体积与质量百分数为2.5％的羧甲基纤维素(CMC)溶液体积比为1:1，不加入美洲大蠊多糖制备的水凝胶作为空白对照组(表示为CBM₁/CMC₁/PAP₀)。将制备好的各组美洲大蠊多糖水凝胶进行冷冻干燥，使用扫描电子显微镜SEM(S4800)对样品横截面进行结构分析，扫描前对样品进行喷金，干燥处理，结果见图3。通过扫描电镜可以看到，水凝胶中含大量直径为50μm～150μm的相互连接的孔隙，表明水凝胶内部疏松多孔，有利于迅速吸水膨胀。SEM图像显示，未添加PAP的水凝胶孔隙较少，孔隙率随多糖添加量增多而增加，在CBM₁/CMC₁/PAP_0.4的水凝胶中存在较多的多孔结构，结构致密，且分布均匀。不同比例的CMC/CBM的水凝胶中，CMC/CBM为1：1时，水凝胶孔径分布均匀。

试验例5、IR红外扫描

分别取少量的美洲大蠊多糖粉末(A)，空白凝胶冻干粉末(B，质量百分数为2％卡波姆溶液体积与质量百分数为2.5％的羧甲基纤维素溶液体积比为1:1，不加入美洲大蠊多糖制备的水凝胶)，卡波姆、羧甲基纤维素钠、美洲大蠊多糖粉末物理混合物(C)，实施例2编号7制备的美洲大蠊多糖凝胶冻干粉末(D)与KBr混合研磨，压片，傅里叶红外光谱仪(美国Nicolet 670型)进行检测，测试范围为4000-400cm^-1，得到红外谱图，见图4。

从图中可看出，3600～3100cm^-1处是-OH的伸缩振动吸收峰。多糖水凝胶的羟基位有所偏移，且宽度和强度均有所不同，说明美洲大蠊多糖和凝胶基质间发生了相互作用，而不是简单的物理混合。在多糖中的1656cm^-1、1556cm^-1处是酰胺中-NH的特征吸收峰，在多糖凝胶中仅有1640cm^-1处有吸收，可能是多糖的酰胺中氢离子与基质材料形成了氢键。1724cm^-1为卡波姆中的羧酸中的C＝O的特征吸收峰，仅出现在多糖与基质材料的物理混合红外图谱中，表明在形成凝胶时，卡波姆的羧酸与其他基质和多糖形成了交联。多糖凝胶的红外图谱中，在910cm^-1处形成了新的吸收，表明在凝胶制备过程中发生了化学反应。

综上，本发明美洲大蠊多糖水凝胶不仅具有良好的生物相容性，同时具有适宜的溶胀率和较低的失水率，力学强度良好、透气性良好、能吸收大量的渗出液、对于创面修复效果良好，特别是对于慢性创面修复效果良好。可用于急性外伤、手术后伤口创面、皮肤溃疡、疖肿、糖尿病足、压疮、褥疮的修复。

Claims

1.一种美洲大蠊多糖水凝胶，其特征在于：它是由如下原料制备而成：卡波姆、纤维素、美洲大蠊多糖、纯化水；

其中，所述每22mL美洲大蠊多糖水凝胶中，含有卡波姆0.2g、纤维素0.25g、美洲大蠊多糖0.4g，余量为纯化水；

所述纤维素为羧甲基纤维素。

2.一种制备权利要求1所述的美洲大蠊多糖水凝胶的方法，其特征在于：它包括如下步骤：采用纯水分别将卡波姆、纤维素和美洲大蠊多糖配制成溶液，将卡波姆溶液和纤维素溶液混合后，加入美洲大蠊多糖溶液，混匀，除去气泡即得。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述卡波姆溶液的质量百分数为2％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述纤维素溶液的质量百分数为2.5％。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述美洲大蠊多糖溶液的质量百分数为20％。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述除去气泡为置于真空干燥箱中抽真空除去气泡。

7.权利要求1所述的美洲大蠊多糖水凝胶在制备修复急性外伤、手术后伤口创面、皮肤溃疡、疖肿、糖尿病足、压疮、褥疮的敷贴中的用途。