CN114522268B - 一种皮肤修复材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于皮肤损伤修复领域，主要涉及一种皮肤修复材料及其制备方法和应用。一种止血抗菌性好的皮肤修复材料，该材料组分包括：羧甲基壳聚糖、交联剂、水和其他辅料，还包括强抗氧化剂。该材料通过羧甲基壳聚糖、番茄红素和单宁酸三者的组合，得到了一种止血抗菌性能和促糖尿病性皮肤伤口愈合效果都良好的皮肤修复材料。

Description

一种皮肤修复材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于皮肤损伤修复领域，主要涉及一种皮肤修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤极易受到损伤，外界很多因素均可导致皮肤缺损，如外科手术、机械损伤、冻伤、烧伤、慢性疾病导致的溃疡(糖尿病)等等。组织受到损伤后，正常机体会及时产生一个有序连续的反应以恢复组织解剖和功能的完整性，若这种有序连续的过程遇到障碍，愈合时间被延长，结果导致组织解剖或功能的缺陷，该种创面成为慢性难愈合性创面。根据慢性难愈性创面形成病因的流行病学研究，目前糖尿病己经取代创伤，成为慢性皮肤创面的最重要致病因素，仅美国一年糖尿病足患者的治疗和护理费就超过116亿美元。糖尿病是一种全球性的慢性疾病，预计到2030年糖尿病患者人数将达到五亿，占总人口的8.9％。糖尿病足是糖尿病的一种严重并发症，发病率将近25％，其中15％的患者面临截肢的风险。

皮肤发生损伤后立即进入止血和炎症反应阶段。止血期采用快速有效的止血材料可以预防或抑制创面感染，进一步促进伤口愈合。炎症阶段是伤口修复的重要阶段之一，炎性反应不仅是预防伤口部位感染的重要因素，还是清除凋亡细胞和坏死细胞的必要条件。其中慢性炎症主要表现为炎性免疫细胞、炎性细胞因子、蛋白酶和ROS的大量存在。过量的ROS会破坏ECM蛋白并导致正常细胞损伤。ECM的蛋白水解不仅阻止了伤口进入增殖阶段，而且吸引了更多的炎症细胞，从而放大了炎症周期。糖尿病人长期处于高血糖状态，导致微血管、神经系统和免疫系统都有一定的损伤。因此，一旦出现伤口，就很容易形成慢性炎症，久治不愈。强抗氧化剂的应用可将ROS降低到正常水平，从而逆转创伤的长期性，并改善愈合。

皮肤创伤通常覆盖以医用敷料来进行止血、消炎并促进创面愈合。目前临床上最常用的医用敷料是传统的干性纱布类敷料，虽然原料来源广泛、成本低廉、能有效吸收渗出液保持伤口部位干燥，但同时会破坏人体分泌的一些促进伤口愈合的生长因子，而且其止血时间过长，渗出液管理能力也有限；不能有效阻挡外界病原菌的入侵；容易粘连伤口，去除敷料时会对新生上皮组织造成二次伤害，导致出血，因此在临床中应用范围受到局限。

长期反复的细菌感染是糖尿病慢性伤口的特点之一。高血糖的环境非常有利于细菌滋生，伤口处容易形成细菌生物膜，引起细菌群体感应，对普通抗生素产生极强的耐药性。为了防止和消灭伤口的细菌感染，在敷料中添加抗生素作为抗菌剂的应用十分广泛，然而抗生素容易产生耐药性和毒副作用的问题不容忽视。

壳聚糖对很多微生物如真菌、细菌以及病毒均具有良好的抗菌性，还可以减少创面渗出，适合作为皮肤敷料。壳聚糖分子中有大量的羟基和氨基活性基团，可通过多种方式得到不同的壳聚糖衍生物，其中羧甲基壳聚糖具有良好的止血性、保湿性、抗菌性，同时生物降解性比壳聚糖好。

发明内容

发明目的

本发明在研究提高皮肤损伤修复材料的止血抗菌性能过程中，发现加入强抗氧化剂番茄红素和单宁酸组合物，解决了羧甲基壳聚糖用于糖尿病性皮肤损伤的伤口后期愈合效果不佳的问题，通过三者组合制备得到的皮肤修复材料不仅具有良好的止血性能和抗菌性能，还具备清除自由基、提高免疫力和改善伤口愈合的作用。因此本申请人通过羧甲基壳聚糖、番茄红素和单宁酸三者的组合，得到了一种止血抗菌性能和促糖尿病性皮肤伤口愈合效果都良好的皮肤修复材料。

为了实现所述的发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种止血抗菌性好的皮肤修复材料，该材料组分包括：羧甲基壳聚糖、交联剂、水和其他辅料，还包括强抗氧化剂。

作为优选，所述交联剂为京尼平。京尼平作为一种天然生物交联剂，可以与蛋白质、胶原和壳聚糖等交联，毒性远低于戊二醛和其他常用化学交联剂，具有较好的生物相容性。

作为优选，所述强抗氧化剂为番茄红素和单宁酸组合物。番茄红素具有极强的抗氧化性，它的多不饱和键结构能使其快速淬灭单线态氧和过氧化自由基，进而有效抑制机体有害氧化反应的发生，保护机体免受氧化损伤。而单宁酸的多元酚类结构让它具有很强的供氢能力，能清除氧自由基达到抗氧化作用。本发明中发现番茄红素和单宁酸组合使用促进伤口愈合的效果更好。

作为优选，所述羧甲基壳聚糖、番茄红素和单宁酸的质量比为9：3：2。

作为优选，所述其他辅料包括保湿剂和促渗剂。

作为优选，所述保湿剂为甘油，促渗剂为氮酮。

作为优选，所述材料组分按质量百分比为：羧甲基壳聚糖35-55％、交联剂 2-4％、水20-35％、保湿剂1-4％、促渗剂1-2％和强抗氧化剂16-26％。

作为优选，所述材料组分为：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％、番茄红素15％、单宁酸10％，余量为水。

进一步，本申请提供了一种所述皮肤修复材料的制备方法，该方法包括以下的步骤：1)取羧甲基壳聚糖溶于水中，搅拌溶解后加入交联剂，继续搅拌至粘稠，然后置水浴中反应，边搅拌边加入强抗氧化剂，混合均匀后静置；2)再向其中依次加入保湿剂和促渗剂，搅拌研磨均匀，得到皮肤修复材料。

进一步，本申请提供了所述皮肤修复材料及其制备方法在糖尿病性皮肤损伤中的应用。

本发明的有益效果：与伤口敷料中常用的胶原蛋白相比，本发明采用的羧甲基壳聚糖具有良好的抗菌止血作用，能够在皮肤损伤的早期止血过程中发挥作用而利于伤口修复。但在糖尿病性皮肤损伤的应用中，胶原蛋白可以从一定程度上促进愈合，而羧甲基壳聚糖仅在早期发挥止血作用，未能有效促进后期伤口愈合。为了解决羧甲基壳聚糖用于糖尿病性皮肤伤口后期愈合效果不好的问题，本发明申请人在材料中进一步添加了强抗氧化剂，结果试验过程中发现，添加番茄红素和单宁酸组合物所制备的皮肤修复材料可以较好地改善和促进糖尿病性皮肤伤口的后期愈合，同时还进一步提升了皮肤修复材料的止血抗菌性能。

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描述说明。

实施例1糖尿病大鼠皮肤损伤模型建立

实验材料：

SPF级雄性SD大鼠，7～8周龄，体质量约200g；柠檬酸三钠、柠檬酸和无水乙醇购自国药集团化学试剂有限公司；链脲佐菌素(STZ)购自Solarbio公司；羧甲基壳聚糖、胶原蛋白、番茄红素、单宁酸、维生素C、京尼平、甘油和氮酮购自市售产品。

实验方法：

溶液配制：柠檬酸钠缓冲溶液配制：2.10g柠檬酸加100mL双蒸水配成柠檬酸母液；2.94g柠檬酸三钠加100mL双蒸水配成柠檬酸钠母液；将柠檬酸母液和柠檬酸钠母液按1:1.32的比例混合，调节pH至4.0～4.5，得到所需的0.1mol/L 的柠檬酸钠缓冲溶液。STZ溶液配制：将STZ溶解于柠檬酸钠缓冲液中，配成浓度为10mg/mL的STZ溶液，用滤菌器过滤除菌后避光保存，现用现配。

糖尿病皮肤损伤大鼠模型构建：SD大鼠适应性饲养数日，按照75mg/Kg 的剂量腹腔注射STZ溶液，注射后定时进行尾尖采血检测非空腹血糖值。结果显示75mg/KgSTZ组所有大鼠血糖值均＞16.7mmol/L，成功建立糖尿病大鼠模型。将SD糖尿病大鼠麻醉，备皮，于双耳连线中间向下大约8cm处，以脊柱为中线切除2cm×2cm的正方形全层皮肤，深至肌层。

实施例2皮肤修复材料的制备

皮肤修复材料分组：

空白对照：京尼平2.5％、甘油2％和氮酮1％，余量为水；

对照组1：胶原蛋白45％、京尼平2.5％、甘油2％和氮酮1％，余量为水；

对照组2：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％和氮酮1％，余量为水；实验组1：羧甲基壳聚糖35％、京尼平2％、甘油2％、氮酮1％、番茄红素5％和单宁酸15％，余量为水；

实验组2：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％、番茄红素15％和单宁酸10％，余量为水；

实验组3：羧甲基壳聚糖55％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％、番茄红素20％和单宁酸6％，余量为水；

实验组4：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％和番茄红素25％，余量为水；

实验组5：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％和单宁酸25％，余量为水。

实验组6：羧甲基壳聚糖45％、京尼平2.5％、甘油2％、氮酮1％和维生素C 25％，余量为水。

制备方法：以实验组2的配方为例，取羧甲基壳聚糖溶于水中，搅拌溶解后加入交联剂，继续搅拌至粘稠，然后置水浴中反应，边搅拌边加入强抗氧化剂，混合均匀后静置；再向其中依次加入保湿剂和促渗剂，搅拌研磨均匀，得到皮肤修复材料。其余对照组和实验组的制备方法仅配方组分和比例不同。

实施例3止血抗菌性能评价

止血时间是评价快速止血材料的首要指标，优秀的快速止血材料必须具备更短的止血时间。采用实施例2中制备的不同皮肤修复材料对兔颈动脉出血的止血效果如表1所示，对照组和实验组的止血率均为100％。其中对照组1的止血时间较长，说明胶原蛋白的止血效果一般，而其余含有羧甲基壳聚糖的皮肤修复材料的止血时间相对而言较短，且其中添加有番茄红素和单宁酸组合物的实验组的止血时间均短于对照组2，说明在含有羧甲基壳聚糖的皮肤修复材料中添加番茄红素和单宁酸组合物可以有效提高材料的止血性能，起到更加快速有效的止血作用。

表1不同材料的止血性能

组别	止血成功率(％)	止血时间(s)
			对照组1	100	90.7±12.2
对照组2	100	75±11.4
			实验组1	100	58.2±13.6
实验组2	100	55.0±15.1
			实验组3	100	59.0±13.2

金黄色葡萄球菌是伤口感染最常见的一种细菌，属于革兰氏阳性菌。细菌极易在糖尿病高糖伤口处滋生并形成细菌生物膜，产生的群体感应大大增加了细菌的耐药性。长期反复的细菌感染，导致伤口久治不愈。因此，具有优异的抗菌性能的材料有希望加速糖尿病慢性感染伤口愈合。

体外抗菌性能考察方法：将金黄色葡萄球菌以相同的密度分别接种于LB平板培养基上，培养12h后，将实施例2制备的不同皮肤修复材料放置于细菌平板的不同位置，继续培养24h。为了更直观的观察材料覆盖处细菌的生长情况，将各组皮肤修复材料及其覆盖处的LB琼脂平板取出，放于细菌培养液中，快速震荡10min，使材料和LB琼脂平板培养基上的细菌充分分散到细菌培养液中。然后通过平板计数法检测菌液中的细菌数目。如表2所示：

表2不同材料对金黄色葡萄球菌的抗菌性

组别	对照组1	对照组2	实验组1	实验组2	实验组3
						抗菌率(％)	75.09	91.52	93.44	95.68	94.07

从实验数据可以看出对照组和实验组的细菌菌落数均有不同程度的下降，其中含胶原蛋白材料的抗菌率低于含羧甲基壳聚糖的材料，但添加有不同比例番茄红素和单宁酸组合物的实验组的抗菌率较高，均高于对照组2，说明在含有羧甲基壳聚糖的皮肤修复材料中添加番茄红素和单宁酸组合物可以进一步提高材料的抗菌性能。

实施例4伤口愈合效果检测

创面愈合率：第3、7、14、21天对创面进行拍照(距离和曝光方式相同)，用图像分析系统(ImagePro)测算创面愈合率。

创面愈合率(％)＝(创面原始面积-创面未愈合面积)/创面原始面积×100％。

表3不同材料对糖尿病性皮肤损伤的创面愈合率

从表3结果显示，术后第3、7、14和21天，对照组1和实验组的创面愈合率均高于空白对照组，其中对照组1的创面愈合率高于其他组，说明胶原蛋白修复材料对糖尿病性皮肤损伤有较好的促进愈合效果。对照组2的创面愈合率在第7天及以后的时间点均低于空白对照组，仅在第3天高于空白对照组，说明含羧甲基壳聚糖的皮肤修复材料仅在糖尿病性皮肤损伤的早期发挥了止血作用，而对后期的伤口愈合没有促进效果。通过在含羧甲基壳聚糖的皮肤修复材料中分别添加番茄红素、单宁酸及二者组合物后，结果显示都能够促进对糖尿病性皮肤损伤后期的伤口愈合，其中二者组合物的创面愈合率较高，比单独添加番茄红素或单宁酸的促进后期伤口愈合的效果要好。且当羧甲基壳聚糖、番茄红素和单宁酸的质量比为9：3：2时，即实验组2所制备的皮肤修复材料的创面愈合率较高，接近于对照组1。本发明申请人还通过在材料中添加常用的抗氧化剂维生素C，结果得到的创面愈合率和对照组2相差不大，不能促进含羧甲基壳聚糖材料对糖尿病性皮肤损伤的后期伤口愈合作用。

Claims (7)

1.一种止血抗菌性好的皮肤修复材料，该材料组分包括：羧甲基壳聚糖、交联剂、水和其他辅料，其特征在于，还包括强抗氧化剂；其中，所述强抗氧化剂为番茄红素和单宁酸组合物；所述羧甲基壳聚糖、番茄红素和单宁酸的质量比为9：3：2。

2.根据权利要求1所述的皮肤修复材料，其特征在于，所述交联剂为京尼平。

3.根据权利要求1所述的皮肤修复材料，其特征在于，所述其他辅料包括保湿剂和促渗剂。

4.根据权利要求3所述的皮肤修复材料，其特征在于，所述保湿剂为甘油，促渗剂为氮酮。

5.根据权利要求4所述的皮肤修复材料，其特征在于，所述材料组分按质量百分比为：羧甲基壳聚糖35-55%、交联剂2-4%、水20-35%、保湿剂1-4%、促渗剂1-2%和强抗氧化剂16-26%。

6.根据权利要求5所述的皮肤修复材料，其特征在于，所述材料组分为：羧甲基壳聚糖45%、京尼平2.5%、甘油2%、氮酮1%、番茄红素15%、单宁酸10%，余量为水。

7.一种权利要求6所述皮肤修复材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：

1）取羧甲基壳聚糖溶于水中，搅拌溶解后加入交联剂，继续搅拌至粘稠，然后置水浴中反应，边搅拌边加入强抗氧化剂，混合均匀后静置；

2）再向其中依次加入保湿剂和促渗剂，搅拌研磨均匀，得到皮肤修复材料。