CN114618005B - 一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及用途 - Google Patents

一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及用途，该敷料包含：水凝胶膜和紫外交联型亲水高分子粘合剂。使用该敷料时，只需将敷料覆盖在伤口表面，并用紫外光手电照射10‑30s，敷料即可牢固粘贴在组织或器官的表面。其优势在于该敷料具有光引发的自粘性，且完全由亲水和可降解的材料组成，不需引入压敏胶布等胶黏辅助材料。本发明的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料可用于烧伤、创伤和手术创口等各种伤口，适用于皮肤、肺、心、肝、肾和胃等多种组织的创口修复，起到粘合和固定组织、保持伤口清洁和湿润、帮助伤口愈合等作用。

Description

一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及 用途
技术领域
本发明涉及一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及用途，属于医用制品技术领域。
背景技术
人类生活中，造成组织器官创伤的因素很多。例如，战争和自然灾害极易导致各种伤害，包括烧伤、枪伤和组织撕裂伤等。日常生活中，外科手术也是制造组织器官创口的主要原因之一。不合理的伤口护理往往会造成严重的后果，例如引起细菌感染、伤口无法愈合、需二次手术，甚至危及生命。
近年来，水凝胶成为新型的伤口敷料，其具有保持伤口湿润，隔离和保护伤口，以及促进伤口愈合的作用，从而具有重要的临床应用价值。水凝胶敷料不但能用于皮肤表面的创口，有些还能被植入体内，因此在器官修复等组织工程领域也具有广阔的应用前景。至今为止，在水凝胶伤口敷料方面已有大量的研究论文(例如，Yuk等，Nature，575,169-174,2019)和专利(例如，CN 109529101 B)。然而，绝大多数水凝胶伤口敷料不具有自粘性，需借助压敏胶布才能粘合在组织上。这一方面使其使用和制备变得复杂，且带来了压敏胶过敏的风险，另一方面由于不可降解的胶布存在，只能用于皮肤表面，不能植入体内。虽然有少数文献报道了自粘性且可植入体内的水凝胶伤口敷料，但存在制备或使用方法复杂，成分不稳定，必须现用现制等缺陷。据发明人所知，在国内外的各类文献中，未见以光引发交联型亲水高分子水溶液为组织粘合剂的自粘性水凝胶伤口敷料。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料、制备方法及用途。
本发明通过以下技术方案实现：
一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，由如下部分组成：水凝胶膜和涂覆于水凝胶膜表面的紫外交联型亲水高分子粘合剂，所述紫外交联型亲水高分子粘合剂的组成为具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子、水溶性光引发剂和水；亲水高分子粘合剂的涂覆量为0.01-0.1g/cm2。
所述亲水高分子粘合剂可以渗透进入水凝胶和皮肤里，在紫外光照下，其中的亲水高分子粘合剂在水溶性光引发剂的引发作用下交联使水凝胶和皮肤粘合，从而实现自粘。
进一步地，所述水凝胶膜由亲水聚合物在水中交联形成，含亲水聚合物5-50wt％，亲水聚合物为聚乙二醇及其衍生物，聚乙二醇/聚丙二醇嵌段共聚物及其衍生物，甲基丙烯酸酰化明胶，壳聚糖及其衍生物，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，羧甲基纤维素，海藻酸钠中的至少一种。
进一步地，亲水高分子粘合剂，为具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子的水溶液，其中具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子的含量1-50wt％，其成分优选为聚乙二醇丙烯酸酯，甲基丙烯酸明胶，甲基丙烯酸壳聚糖，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚-异丙基丙烯酰胺，聚乙二醇/聚丙二醇嵌段共聚物丙烯酸酯的至少一种。
进一步地，光引发剂，含2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,2'-偶氮(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺、Irgacure 2959或苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐的一种或几种，在亲水高分子粘合剂中的含量为0.02-2wt％。
一种自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料的制备方法，具体为：
将具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子和水溶性光引发剂溶解在水中，并涂覆在水凝胶膜上，静置使具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子和水溶性光引发剂渗透进入水凝胶膜，制得敷料。其中，水凝胶膜是通过将亲水聚合物溶解在水中，并通过化学或物理的方式交联形成厚度为0.5-3mm的水凝胶薄膜。
制得的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料采用环氧乙烷灭菌，并封装在无菌铝箔自封袋中，常温避光保存。
所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，其用途在于，粘贴在皮肤或其它器官表面，隔离、固定和保护伤口，修复器官。
所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料使用方法为：将其覆盖在伤口表面，随后用波长为250-400nm，功率为1-5W的紫外手电照射10-30s，使之产生自粘性，即可牢固粘合在创口表面。
本发明所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，与常规的水凝胶伤口敷料相比，优势在于：
1)通过短时的紫外光照射，敷料可牢固粘合在组织的创口表面，无需额外的胶布固定；可用于烧伤、创伤和手术创口等各种伤口，适用于皮肤、肺、心、肝、肾和胃等多种组织的创口修复，起到粘合和固定组织、保持伤口清洁和湿润、帮助伤口愈合等作用；
2)敷料完全由水凝胶组分组成，可植入体内，不含任何疏水或不可降解高分子；
3)制备简单，原料廉价，生物相容性好，无组织毒性。
附图说明
图1自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料粘合猪肺(A)、猪心(B)和猪肝(C)的效果图。
图2经水凝胶敷料处理前后的猪皮H&E染色照片。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：制备自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料
水凝胶膜制备：称取1g的聚乙二醇/聚丙二醇嵌段共聚物双丙烯酸酯，溶解在10ml的水中，加入0.05g的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐作为光引发剂，混合均匀之后，将其倒入一个10cm×10cm的方形玻璃容器，脱除气泡后，置于100W的紫外灯下照射30s，使之形成厚度约为1mm的水凝胶薄膜。
紫外交联型亲水高分子粘合剂制备：称取1g分子量为600Da的聚乙二醇双丙烯酸酯，加入1ml水，配置成50wt％的水溶液。加入0.02g的苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐作为光引发剂。
轻轻将水凝胶膜揭下，在其中一面均匀涂覆2ml的粘合剂溶液(涂覆量为0.02g/cm2)，晾置至表面无明显液体后，将其置于铝箔袋中，经环氧乙烷灭菌后，无菌封装。
实施例2：制备自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料
水凝胶膜制备：称取5g的甲基丙烯酰化明胶，溶解在10ml的水中，加入0.05g的Irgacure2959作为光引发剂，混合均匀之后，将其倒入一个10cm×10cm的方形玻璃容器，脱除气泡后，置于100W的紫外灯下照射3分钟，使之形成厚度约为1mm的水凝胶薄膜。
紫外交联型亲水高分子粘合剂制备：称取0.5g分子量为1000Da的聚乙二醇双丙烯酸酯，加入4.5ml水，配置成10wt％的水溶液。加入0.02g的2,2'-偶氮(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺作为光引发剂。
轻轻将水凝胶薄膜揭下，在其中一面均匀涂覆5ml的粘合剂溶液(涂覆量为0.05g/cm2)，晾置至表面无明显液体后，将其置于铝箔袋中，经环氧乙烷灭菌后，无菌封装。
实施例3：制备自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料
水凝胶膜制备：称取1g的甲基丙烯酰化壳聚糖，加入0.1ml乙酸，溶解在30ml的水中，加入0.1g的2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯作为光引发剂，混合均匀之后，将其倒入一个10cm×10cm的方形玻璃容器，脱除气泡后，置于100W的紫外灯下照射3分钟，使之形成厚度约为3mm的水凝胶薄膜。
紫外交联型亲水高分子粘合剂制备：称取1g的丙烯酸，加入1ml水，并调pH至7，配置成50wt％的水溶液。加入0.02g的2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯作为光引发剂。
轻轻将水凝胶薄膜揭下，在其中一面均匀涂覆1ml的粘合剂溶液(涂覆量为0.01g/cm2)，晾置至表面无明显液体后，将其置于铝箔袋中，经环氧乙烷灭菌后，无菌封装。
实施例4：制备自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料
水凝胶膜制备：称取0.5g的海藻酸钠，溶解在20ml的水中，混合均匀之后，将其倒入一个10cm×10cm的方形玻璃容器，脱除气泡后，在表面放置一张浸满饱和氯化钙的滤纸，静置过夜使海藻酸钠完全固化，形成厚度约为2mm的水凝胶薄膜。
紫外交联型亲水高分子粘合剂制备：称取1g甲基丙烯酸明胶，加入100ml水，配置成1wt％的水溶液。加入0.02g的2,2'-偶氮(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺作为光引发剂。
轻轻将水凝胶薄膜揭下，在其中一面均匀涂覆10ml的粘合剂溶液(涂覆量为0.1g/cm2)，晾置至表面无明显液体后，将其置于铝箔袋中，经环氧乙烷灭菌后，无菌封装。
实施例5：自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料用于不同组织伤口的粘合
从当地屠宰场获得新鲜的猪皮、肺、心、肝、肾和胃组织，将实施例1中制备的水凝胶敷料裁剪成4cm×4cm的方块，将其具有粘合剂的一面轻轻贴在猪皮、肺、心、肝、肾和胃组织表面，稍加按压，并采用波长为395nm，功率为5W的紫外LED手电照射30s。随后，采用万能力学试验机测试敷料在不同组织表面的粘合强度。结果如下表所示：
表1自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料对不同组织的粘合强度
Figure BDA0003574833840000041
可见，水凝胶敷料在不同组织表面都有良好的自粘性，且在较粗糙组织(皮肤)表面的粘合性会更好。
此外，将猪肺、心和肝用打孔器制造直径1cm的创口，并将水凝胶敷料按上述步骤粘贴在创口上，如图1所示。往猪肺中灌气，往猪心和肝的血管中灌入模拟血液，均发现敷料能很好的封堵创口，没有发生漏气或漏液的现象。
实施例6：自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料的细胞相容性测试
将实施例1-4中制备的水凝胶伤口敷料经紫外光照射30s后，切割成1cm×1cm的方形小块，并置于DMEM高糖培养基中充分平衡48h。再将水凝胶置于血管内皮细胞静态贴壁生长的培养皿中，继续培养两天后通过MTT法评价细胞相容性。在培养基中加入0.3mg/ml的MTT溶液，37℃温育4h后，吸去溶液，并向其中加入HCl酸化的异丙醇，在室温震荡1h萃取紫色结晶，最后将所得溶液于570nm下测定吸光度。细胞活率与吸光度成正比，通过与对照组对比吸光度值评价胶黏剂或光引发剂的细胞相容性。
表2自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料的细胞毒性评价
Figure BDA0003574833840000051
结果如表2所示，发现水凝胶对血管内皮细胞的活率无影响或影响很小，说明实施例1-4中制备的伤口敷料具有良好的细胞相容性。
实施例7：自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料粘合猪皮伤口的组织相容性评价
从当地屠宰场获得新鲜的猪乳头附近皮肤，并用小刀切割制造一个创口。将实施例1中制备的水凝胶伤口敷料切割成1cm×1cm的方形小块，并按实施例5中的使用方法将其粘贴到猪皮表面。将猪皮置于培养基中气提培养2天，并以不使用敷料的猪皮为对照组。结束实验后用4％多聚甲醛溶液将猪皮固定过夜，再用PBS冲洗3次，用OCT胶在包埋盒中将组织包埋，用液氮进行速冻。随后，放入-20℃的冷冻切片机平衡过夜，而后将样品切成厚度20μm的薄片，贴于组织粘附载玻片上，于-80℃冰箱内保存。将冷冻切片恢复至室温，用苏木精和伊红(H&E)染色，以便观察皮肤的组织学特征。
结果发现，对照组的新鲜猪皮在角质层、表皮、真皮和基底膜上均表现出正常的健康外观。新鲜猪皮经水凝胶贴片处理后，没有观察到紫外光导致的典型横向丛收缩和皮肤层厚度减少等退化形态。样品经2天气提培养后，其H&E染色照片也未观查到明显形态差异(图2)。因此，证明了使用自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料不会对皮肤组织产生明显伤害。
本发明的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料主要粘贴在创伤口表面，进行隔离、固定和保护伤口，进一步地，可以在本发明自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料上涂覆有利于伤口治疗的药物，促进伤口愈合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法把所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种光引发的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，其特征在于，该敷料由水凝胶膜和涂覆于水凝胶膜表面的紫外交联型亲水高分子粘合剂组成；所述紫外交联型亲水高分子粘合剂的组成为可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子、水溶性光引发剂和水；所述紫外交联型亲水高分子粘合剂的涂覆量为0.01-0.1 g/cm2；
所述水凝胶膜由亲水聚合物在水中交联形成，所述亲水聚合物为聚乙二醇及其衍生物，聚乙二醇/聚丙二醇嵌段共聚物及其衍生物，甲基丙烯酰化明胶，壳聚糖及其衍生物，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，羧甲基纤维素，海藻酸钠中的一种或多种按任意比例混合组成；
可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子为聚乙二醇双丙烯酸酯，甲基丙烯酸明胶，甲基丙烯酸壳聚糖，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚-异丙基丙烯酰胺，聚乙二醇/聚丙二醇嵌段共聚物丙烯酸酯中的一种或多种按任意比例混合组成。
2.根据权利要求1所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，其特征在于，水溶性光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,2'-偶氮(2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺)、Irgacure 2959或苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐中的一种或多种按任意比例混合组成。
3.根据权利要求1所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料，其特征在于，水凝胶膜的厚度为0.5-3 mm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的自粘性水凝胶薄膜型伤口敷料的制备方法，其特征在于，具体为：将可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子和水溶性光引发剂溶解在水中，并涂覆在水凝胶膜上，静置使具有可紫外光引发交联碳碳双键的亲水高分子和水溶性光引发剂渗透进入水凝胶膜，制得敷料。
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