CN113750035B - 一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，包括制备明胶‑对羟基苯丙酸共聚物、可喷涂水凝胶A液和可喷涂水凝胶B液，最终制备得到可喷涂水凝胶。本发明制备得到的喷涂水凝胶能够实现患处皮肤的抗紫外线辐射、保湿、抗炎、抗过敏，同时可实现抗炎药物地塞米松磷酸钠缓释与持续透皮吸收，可实现对日光性皮炎按需给药，及时停药的效果。喷涂水凝胶的涂层能够很好贴合于任何病患不规整皮肤表面，涂层薄厚可控，韧性强，不起皮不开裂，体感舒适，可有效实现病患皮肤的防晒与治疗的双重功效。

Description

一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，属于生物医用材料技术领域。
背景技术
皮肤是人体最大的器官，占人体质量的8%左右，覆盖整个身体外部，对保障机体正常生理活动至关重要。随着臭氧层破坏的加剧，光敏性物质的使用以及亚健康状态引起的免疫系统功能异常，导致每年日光性皮炎患者的数量与日俱增。日光性皮炎患者其患处皮肤常表现为红肿、灼热、疼痛，甚至出现水疱、灼痛、皮肤脱屑等症状，有的患者还会出现头痛、发热、恶心、呕吐等全身症状，甚至个别严重皮炎患者的皮肤会发生癌变，严重影响患者的生活质量。
对于日光性皮炎的治疗，首先是防止紫外线对患处的继续伤害，其次是使用药物进行干预治疗。人们在使用药物治疗过程中，其患处皮肤大多仍裸露于外，且错误认为只要不暴晒在日光下就不会被加重晒伤。然而，阴天紫外线也会很强，除了避免在强烈阳光下暴晒外，还要防止患处皮肤暴露于外，这就要同时采取合理的药疗与防晒措施。目前，现在市场中鲜见既可对患处皮肤起到很好的防晒保护又兼备有效治疗作用的功能产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，制备得到的水凝胶兼具抗紫外线辐射和治疗药物缓释功效，可有效用于日光性皮炎的治疗。
为实现上述目的，本发明实现过程如下：
一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备明胶-对羟基苯丙酸共聚物
先将N,N-二甲基甲酰胺、对羟基苯丙酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶于水，再向其中加入明胶水溶液，调控其pH在4~7，然后将混合液置于透析袋中用去离子水进行透析，透析所得母液经冷冻干燥即制得明胶-对羟基苯丙酸共聚物；
（2）制备可喷涂水凝胶A液
将步骤（1）所得明胶-对羟基苯丙酸共聚物和地塞米松磷酸钠溶于去离子水，再加入辣根过氧化物酶水溶液，得到可喷涂水凝胶A液；
（3）制备可喷涂水凝胶B液
将聚乙烯醇、丙三醇和地塞米松磷酸钠溶于去离子水，在50~90℃保持1~5 h后，向其中加入过氧化氢水溶液，得到可喷涂水凝胶B液；
（4）制备可喷涂水凝胶
将可喷涂水凝胶A液和B液依次叠加喷涂即可得含地塞米松磷酸钠的可喷涂水凝胶涂层。
上述步骤（1）中，所述的对羟基苯丙酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量之比为(1~10):(1~5):(1~5)，N,N-二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为（1~5）:（1~5）。
上述步骤（1）中，所述的明胶的相对分子质量为50000～100000D，对羟基苯丙酸与明胶的质量比为(1~4): (5~10)，明胶水溶液的浓度为0.01~0.15 g/mL，透析所用透析袋的截留分子量均为3500D。
上述步骤（1）中，混合液放入透析袋中用去离子水透析2~5天。
上述步骤（2）中，所述的明胶-对羟基苯丙酸共聚物与地塞米松磷酸钠的质量比为（1~10）:（0.001~0.05），地塞米松磷酸钠与水的质量比为1：（1~2），所述的辣根过氧化物酶水溶液的酶活性为50U/mL，明胶-对羟基苯丙酸共聚物与辣根过氧化物酶的质量体积比g/ml为1:（0.3~1）。
上述步骤（2）和（3）中，聚乙烯醇与地塞米松磷酸钠的质量比为（0.1~2）:（0.005~0.01），聚乙烯醇与丙三醇的质量比为（1~5）:（1.5~10），聚乙烯醇的质量与过氧化氢水溶液的质量体积比g/mL为（5~10）:（0.1~2），过氧化氢水溶液的质量百分比为0.02~0.30wt%，聚乙烯醇的相对分子质量为30000~200000 D。
上述步骤（4）中，所述的可喷涂水凝胶B中，可喷涂水凝胶A和可喷涂水凝胶B的体积比为（1~3）:（1~3）。
上述治疗日光性皮炎的可喷涂水凝胶的凝固时间最短为5 s，凝固后的薄膜厚度取决于喷涂次数，药物地塞米松磷酸钠在50 h时的缓释效果约为70 %。以SD大鼠背部建立皮炎模型，通过喷涂该凝胶治疗，日光性皮炎在12天可实现痊愈。
本发明治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的形成机理是：通过N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐活化对羟基苯丙酸上的羧基，使其与明胶分子上的氨基进行酰胺化反应，获得明胶-对羟基苯丙酸共聚物。聚乙烯醇是一维多羟基高分子，它与共聚物分子均为线性高分子，在甘油水溶液中因甘油对水分子的强的锚定作用而使线性分子链外围水化膜稳定性大大降低，分子间舒展交错，侧链基团充分暴露致使相互间形成大量的分子间氢键。而辣根过氧化物酶和过氧化氢的存在，使明胶分子支链上的对羟基苯丙酸上的酚羟基发生耦合反应，形成共聚物分子间交联，并与大量的分子间氢键形成了一个分子间立体网络交联结构。该交联过程反应迅速，实验通过A液和B液依次叠加喷涂的形式，使他们实现可控交联。此外，地塞米松磷酸钠分别以相同的浓度存在于A液和B液中，确保了两种溶液混合的时候地塞米松磷酸钠分布均匀，并因交联反应的发生而包埋于立体网络聚合物中，实现对治疗日光性皮炎的可控缓释功能。
本发明的积极效果：
1）本发明利用明胶-对羟基苯丙酸共聚物分子间的酶促交联，和改性明胶与聚乙烯醇分子间的大量氢键作用，实现了喷涂水凝胶的有效交联和可控交联，喷涂水凝胶不仅使用便捷，还能够通过喷涂很好的贴合于任何病患不规整皮肤表面，涂层薄厚可控，韧性强，不起皮不开裂，体感舒适；
2）本发明的水凝胶原料中的明胶-对羟基苯丙酸共聚物分子含有苯酚基团，可有效吸收紫外线，赋予了水凝胶抗紫外线的性能；
3）本发明首次开发出对日光性皮炎患处既能防晒保护又能透皮给药的喷涂水凝胶，具体通过在可喷涂水凝胶中负载抗炎药物地塞米松磷酸钠，实现了喷涂水凝胶薄膜在预防紫外线辐射的同时，使抗炎药物地塞米松磷酸钠得以缓释和被持续透皮吸收，达到了对日光性皮炎按需给药，及时停药的效果，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的改性明胶的FTIR图；
图2为本发明实施例1中制备的改性明胶的1H NMR图；
图3为本发明实施例1中制备的可喷涂水凝胶的药物缓释曲线；
图4为本发明实施例1中制备的可喷涂水凝胶的SEM图；
图5为本发明实施例4中的可喷涂水凝胶的细胞毒性分析图；
图6为本发明实施例5中的日光性皮炎大鼠皮肤的组织切片对比图。
具体实施方式
实施例1 可喷涂水凝胶的制备
步骤一 ：在室温下向500 mL N,N-二甲基甲酰胺和100 mL去离子水的混合液中依次溶入6 g对羟基苯丙酸、4 g N-羟基琥珀酰亚胺和4 g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，再向其中加入150mL浓度为0.12g/mL的明胶水溶液，调控其pH为 6后搅拌12h，再将混合液放入截留分子量为3500D的透析袋中用去离子水透析3天，透析所得母液经冷冻干燥即制得明胶-对羟基苯丙酸共聚物。将共聚物经FTIR和1H NMR检测，确定对羟基苯丙酸接枝到了明胶上，如图1、2所示。
步骤二：取步骤一制备的0.4g明胶-对羟基苯丙酸共聚物和20mg的地塞米松磷酸钠依次溶于10mL水溶液中，得到浓度为0.04g/mL的明胶-对羟基苯丙酸混合溶液，再加入0.12mL，酶活性为50U/mL的辣根过氧化物酶水溶液，得到可喷涂水凝胶A液；
将0.2g聚乙烯醇和20mg地塞米松磷酸钠依次溶于9mL去离子水中，再加入1mL的丙三醇，置于水浴锅中在80℃保持3h，再向其中加入0.08mL质量百分比为0.1wt%的过氧化氢水溶液，得到可喷涂水凝胶B液；
将可喷涂水凝胶A液和B液依次叠加喷涂相同次数，即得到含地塞米松磷酸钠的可喷涂水凝胶涂层，SEM检测知涂层的内部有大量约100~300微米的孔洞，如图所示3。对该可喷涂水凝胶涂层进行药物缓释实验，采用高效液相色谱检测缓释药物的浓度，结果如图4，当缓释时间达到52小时时，药物累计缓释量约为70%。
实施例2 可喷涂水凝胶的制备
步骤一 ：在室温下向100 mL N,N-二甲基甲酰胺和500 mL去离子水的混合液中依次溶入6 g对羟基苯丙酸、3 g N-羟基琥珀酰亚胺和3.5 g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，再向其中加入150mL浓度为0.15g/mL的明胶水溶液，调控其pH为 4.5后搅拌10h，再将混合液放入截留分子量为3500D的透析袋中用去离子水透析3天，透析所得母液经冷冻干燥即制得明胶-对羟基苯丙酸共聚物。
步骤二：取步骤一制备的1g明胶-对羟基苯丙酸共聚物和10mg的地塞米松磷酸钠依次溶于10mL水溶液中，得到浓度为0.1g/mL的明胶-对羟基苯丙酸混合溶液，再加入1mL，酶活性为50U/mL的辣根过氧化物酶水溶液，得到可喷涂水凝胶A液；
将3g聚乙烯醇和10mg地塞米松磷酸钠依次溶于9mL去离子水中，再加入1mL的丙三醇，置于水浴锅中在70℃保持3h，再向其中加入0.08mL质量百分比为0.1wt%的过氧化氢水溶液，得到可喷涂水凝胶B液；
将可喷涂水凝胶A液和B液依次叠加喷涂相同次数，即得到含地塞米松磷酸钠的可喷涂水凝胶涂层。该可喷涂水凝胶涂层具有和实施例1中制备的可喷涂水凝胶涂层具有相似的理化性质和药物缓释性能。
实施例3 可喷涂水凝胶的制备
步骤一 ：在室温下向200 mL N,N-二甲基甲酰胺和200 mL去离子水的混合液中依次溶入3 g对羟基苯丙酸、3 g N-羟基琥珀酰亚胺和3 g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，再向其中加入150mL浓度为0.1g/mL的明胶水溶液，调控其pH为 4后搅拌10h，再将混合液放入截留分子量为3500D的透析袋中用去离子水透析3天，透析所得母液经冷冻干燥即制得明胶-对羟基苯丙酸共聚物。
步骤二：将步骤一中所述的1g明胶-对羟基苯丙酸共聚物和5mg的地塞米松磷酸钠依次溶于10mL水溶液中，得到浓度为0.1g/mL的明胶-对羟基苯丙酸混合溶液，再加入0.3mL，酶活性为50U/mL的辣根过氧化物酶水溶液，得到可喷涂水凝胶A液；
将2g聚乙烯醇和5mg地塞米松磷酸钠依次溶于7mL去离子水中，再加入3mL的丙三醇，置于水浴锅中在60℃保持3h，再向其中加入0.3mL质量百分比为0.1wt%的过氧化氢水溶液，得到可喷涂水凝胶B液；
将可喷涂水凝胶A液和B液依次叠加喷涂相同次数，即得到含地塞米松磷酸钠的可喷涂水凝胶涂层。该可喷涂水凝胶涂层具有和实施例1中制备的可喷涂水凝胶涂层具有相似的理化性质和药物缓释性能。
实施例4 可喷涂水凝胶的细胞学实验
为了验证所制备的可喷涂水凝胶的生物学相容性，选取实施例1所制备的可喷涂水凝胶进行了相关的细胞学实验，具体为：
对实施例1中的可喷涂载药水凝胶进行冷冻干燥，以每0.1 g水凝胶冻干品加入1mL DMEM的比例，向50 mL无菌离心管加入水凝胶冻干品和DMEM培养液，放置于37℃的含有5% CO2的无菌培养箱中保持3天，得到水凝胶浸提液。
将适量HACAT细胞转入含有DMEM培养液的96孔板中培养24 h，使细胞贴壁。更换新鲜DMEM培养液，重新加入水凝胶浸提液培养24、48 h，设为对照组；更换原DMEM培养液为水凝胶浸提液培养24、48 h，设为实验组。在对照组和实验组的培养有细胞的孔中均加入50μL的MTT，放置2~4 h后，吸去孔中所有溶液，加入150μL的DMSO，在酶标仪中测定吸光度，得到的吸光度数值结果如图5所示，表明含地塞米松磷酸钠的可喷涂载药水凝胶浸提液的细胞存活率高于100%，从而证明可喷涂水凝胶无细胞毒性，可用于生物体。
实施例5 可喷涂水凝胶的日光性皮炎修复实验
为了验证所制备的可喷涂水凝胶对日光性皮炎的修复功效，选取实施例1所制备的可喷涂水凝胶为样品进行相关的皮炎修复实验，具体为：
首先建立SD大鼠日光性皮炎模型：将SD大鼠脱毛处理。每天使用313 nm的UVB紫外灯对老鼠背部进行照射，直到老鼠背部出现表皮增厚、红斑、纹理皱缩等现象，表明日光性皮炎模型建立成功。
将正常大鼠设置为空白样品，采用自然愈合方式的患日光性皮炎大鼠定为对照组,每日涂抹市售皮炎药膏的患日光性皮炎大鼠定为药膏组，每日喷涂水凝胶组的患日光性皮炎大鼠定为载药水凝胶组。饲养实验大鼠12天后，对大鼠的治疗部位皮肤分别做组织切片观察，结果如图6所示，表明载药水凝胶组的模型大鼠的恢复效果优于对照组和药膏组。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备明胶-对羟基苯丙酸共聚物
先将N,N-二甲基甲酰胺、对羟基苯丙酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶于水，再向其中加入明胶水溶液，调控其pH在4~7，然后将混合液置于透析袋中用去离子水进行透析，透析所得母液经冷冻干燥即制得明胶-对羟基苯丙酸共聚物；
（2）制备可喷涂水凝胶A液
将步骤（1）所得明胶-对羟基苯丙酸共聚物和地塞米松磷酸钠溶于去离子水，再加入辣根过氧化物酶水溶液，得到可喷涂水凝胶A液；
所述的明胶-对羟基苯丙酸共聚物与地塞米松磷酸钠的质量比为（1~10）:（0.001~0.05），地塞米松磷酸钠与水的质量比为1：（1~2）；辣根过氧化物酶水溶液的酶活性为50U/mL，明胶-对羟基苯丙酸共聚物与辣根过氧化物酶的质量体积比g/ml为1:（0.3~1）；
（3）制备可喷涂水凝胶B液
将聚乙烯醇、丙三醇和地塞米松磷酸钠溶于去离子水，在50~90℃温热后，向其中加入过氧化氢，得到可喷涂水凝胶B液；
所述聚乙烯醇与地塞米松磷酸钠的质量比为（0.1~2）:（0.005~0.01），聚乙烯醇与丙三醇的质量比为（1~5）:（1.5~10），聚乙烯醇的质量与过氧化氢水溶液的质量体积比g/mL为（5~10）:（0.1~2），过氧化氢水溶液的质量百分比为0.02~0.30wt%，聚乙烯醇的相对分子质量为30000~200000 D；
（4）制备可喷涂水凝胶
将可喷涂水凝胶A液和B液依次叠加喷涂即可得含地塞米松磷酸钠的可喷涂水凝胶涂层。
2.根据权利要求1所述治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于：上述步骤（1）中，所述的对羟基苯丙酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量之比为(1~10):(1~5):(1~5)，N,N-二甲基甲酰胺和去离子水的体积比为（1~5）:（1~5）。
3.根据权利要求1所述治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于：上述步骤（1）中，所述的明胶的相对分子质量为50000～100000D，对羟基苯丙酸与明胶的质量比为(1~4): (5~10)，明胶水溶液的浓度为0.01~0.15 g/mL。
4.根据权利要求1所述治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于：上述步骤（1）中，所述透析所用透析袋的截留分子量均为3500D。
5.根据权利要求1所述治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于：上述步骤（1）中，混合液放入透析袋中用去离子水透析2~5天。
6.根据权利要求1所述治疗日光性皮炎的喷涂水凝胶的制备方法，其特征在于：上述步骤（4）中，所述的可喷涂水凝胶B中，可喷涂水凝胶A和可喷涂水凝胶B的体积比为（1~3）:（1~3）。
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