CN114773706B - 一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜及其制作方法，属于医用材料技术领域。本发明制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜的制备原料包括莪术油和二氯乙酸钠，制备聚乙烯膜的过程中加入莪术油可以起到抗菌的作用，有利于在盛放细胞治疗相关药品或细胞时使其不受细菌污染。制备聚乙烯膜的过程中加入莪术油还能够起到提高聚乙烯膜力学性能的作用，与二氯乙酸钠配合使用后，提升聚乙烯膜力学性能的效果更加明显，有利于避免聚乙烯膜在使用过程中受损。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域，特别是涉及一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜及其制作方法。
背景技术
当代医学已从分子治疗向细胞治疗过渡。细胞治疗对一些重大疾病，例如糖尿病、中风、心肌梗死、肿瘤等，具有明显疗效。
聚乙烯是典型的生物材料，具有优异综合性能以及热塑性，因此在生物工程塑料、生物工程膜材中广泛应用。聚乙烯具有一定的高耐磨性和低摩擦性、高冲击强度和良好的生物稳定性。聚乙烯膜的加工方法主要包括挤出成型法、压制烧结法、吹塑成型及注塑成型法等。现有技术中，在医用范围内，由聚乙烯制备的膜用途广泛。例如中国专利CN102975451B公开了一种聚丙烯/聚乙烯复合医用包装膜，具有优异的柔韧性、成型性；与无涂胶纸具有良好的热合强度；能有效地阻隔细菌、抗刺破和用于消毒环境中；确保内容物稳定、耐热以及不会产生有害物迁移等卫生性能等。
制备细胞治疗储液袋所使用的材料，应满足以下几个要求：高化学稳定性；优良的生物相容性；无毒性；力学稳定性；耐消毒处理；易加工成型。聚乙烯材料可以很好地满足这几个要求。现有技术中有使用聚乙烯作为细胞治疗储液袋的材料，中国专利CN13736173A公开了一种细胞治疗储液袋及其制造方法，该发明中内袋层为聚乙烯材料，通过不同材料制成不同的袋层使储液袋具有良好的保温性能；但该发明未对聚乙烯材料内层的作用以及聚乙烯材料所能够进行的改进进行进一步研究。
发明内容
本发明的发明目的为提供一种具有抗菌性，力学性能好，具有良好生物相容性的制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜及其制作方法。
为达到上述发明目的，采用如下技术方案。
一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜，聚乙烯膜中包括莪术油和二氯乙酸钠。
莪术油具有杀菌的作用，制备聚乙烯膜的过程中加入莪术油可以起到抗菌的作用，有利于在盛放细胞治疗相关药品或细胞时使其不受细菌污染；此外，制备聚乙烯膜的过程中加入莪术油还能够起到提高聚乙烯膜力学性能的作用，但提高效果有限，与二氯乙酸钠配合使用后，提升聚乙烯膜力学性能的效果更加明显，聚乙烯膜的抗拉强度和断裂伸长率均有所提高，有利于避免聚乙烯膜在使用过程中被刺破。
一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜的制作方法，包括如下步骤：
将莪术油、二氯乙酸钠与聚乙烯混匀后，制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜。
优选地，莪术油包括莪术油微胶囊。
优选地，莪术油微胶囊与二氯乙酸钠的重量比为1-2:0.3-0.5。
优选地，莪术油微胶囊的制备方法包括：
将莪术油乳化后与壁材混合进行凝聚反应后，加入氯化钙固化后取沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊。
优选地，乳化所使用的乳化剂包括吐温80或司盘80。
优选地，莪术油与乳化剂的重量比为1-2:2-8。
优选地，壁材包括壳聚糖和海藻酸钠。
更优选地，壳聚糖和海藻酸钠均为0.1-0.5wt％的溶液。
更优选地，壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液的重量比为：1-2:1。
优选地，莪术油微胶囊的芯壁比为：1-2:2-3。
优选地，凝聚反应温度为27-36℃。
优选地，凝聚反应时间为15-30min。
优选地，凝聚反应pH为4.2-5。
优选地，固化时间为15-30min。
优选地，氯化钙浓度为1-2wt％。
更优选地，莪术油微胶囊的制备方法包括：
将1-2重量份的莪术油与2-8重量份的乳化剂混合，乳化后加入1重量份0.1-0.5wt％的海藻酸钠溶液和1-2重量份0.1-0.5wt％的壳聚糖溶液，调节pH为4.2-5后在27-36℃进行凝聚反应15-30min；之后加入1-2重量份1-2wt％的氯化钙溶液固化15-30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊。
优选地，壁材包括改性赖氨酸和壳聚糖。现有技术中大多采用海藻酸钠与壳聚糖作为壁材，本发明使用改性赖氨酸与壳聚糖作为壁材时，有效提高了莪术油的包埋率，有利于后续的制备步骤。
优选地，使用乙醛酸改性赖氨酸。改性后的赖氨酸含有更多羧基，溶于水后更加容易与壳聚糖中的氨基互相吸附从而制得微胶囊。
优选地，改性赖氨酸的制备方法包括：
取赖氨酸加入乙醛酸反应后，冷冻干燥即得改性赖氨酸。
优选地，乙醛酸与赖氨酸的重量比为1-1.5:1-1.5。
优选地，乙醛酸的浓度为37-50wt％。
优选地，反应温度为30-36℃。
优选地，反应时间为3-5h。
优选地，改性赖氨酸的制备方法包括：
取1-1.5重量份赖氨酸加入2-4重量份37-50wt％的乙醛酸溶液，调节pH至弱碱性后，30-36℃恒温反应3-5h后，冷冻干燥即得改性赖氨酸。
更优选地，壁材还包括硬脂酸。同时使用改性赖氨酸、硬脂酸与壳聚糖做壁材时，后续制得的聚乙烯膜具有更好的生物相容性。
更优选地，改性赖氨酸与硬脂酸的用量比为1-1.5:0.1-0.7。
更优选地，莪术油微胶囊的制备方法包括：
将1-2重量份的莪术油与2-8重量份的乳化剂混合，乳化后加入1-1.5重量份的改性赖氨酸和1-2重量份0.1-0.5wt％的壳聚糖溶液，混匀后加入0.1-0.7重量份硬脂酸并调节pH为4.2-5；在27-36℃进行凝聚反应15-30min；之后加入1-2重量份1-2wt％的氯化钙溶液固化15-30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊。
本发明还公开了一种制备细胞治疗储液袋的聚乙烯膜的制作方法，包括如下步骤：
将莪术油微胶囊、二氯乙酸钠与聚乙烯混匀后，制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜。
优选地，聚乙烯为低密度聚乙烯。
优选地，莪术油微胶囊与聚乙烯的重量比为1-2:100-150。
优选地，莪术油微胶囊与二氯乙酸钠的重量比为：1-2:5-7。
聚乙烯膜的制作方法，包括如下步骤：
将1-2重量份莪术油微胶囊、5-7重量份二氯乙酸钠和100-150重量份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为150-165℃。
本发明还公开了聚乙烯膜在制备细胞治疗储液袋中的用途。
本发明还公开了莪术油和二氯乙酸钠在抗刺破中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备聚乙烯膜的原料中含有莪术油和二氯乙酸钠，其中莪术油被制作成微胶囊后，与二氯乙酸钠和聚乙烯共混，制成颗粒从而吹塑成膜。莪术油的加入使聚乙烯膜具有了抗菌性，莪术油和二氯乙酸钠的配合使用能够起到提高聚乙烯膜力学性能的作用，使聚乙烯膜的抗拉强度和断裂伸长率均有所提高，其中抗拉强度可达26MPa以上，断裂伸长率可达40％以上，有利于避免聚乙烯膜在使用过程中受损。本发明在制备莪术油微胶囊的过程中，除使用最常见的海藻酸钠和壳聚糖作为壁材外，还使用了改性赖氨酸和壳聚糖作为壁材，经过改性的赖氨酸羧基含量增加，易于壳聚糖结合形成微胶囊，增加了莪术油的包埋率，使包埋率达到90％以上；同时，使用改性赖氨酸和壳聚糖作为壁材的微胶囊，能够提高聚乙烯膜的生物相容性，不会损坏与膜接触的生物制品。
附图说明
图1为聚乙烯膜抗拉强度测试结果；
图2为聚乙烯膜断裂伸长率测定结果。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，或按照制造厂商所建议的条件。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。述实施例以及对比例中所使用的莪术油购自武汉拉那白医药化工有限公司，莪术油中莪术醇≥70％，β榄香烯≥26％；低密度聚乙烯购自上海金孛工程塑料有限公司，牌号为3020D。
实施例1
聚乙烯膜的制备
将1.6g的莪术油与5g的吐温80混合，乳化后加入1g 0.1wt％的海藻酸钠溶液和1.2g0.1wt％的壳聚糖溶液，调节pH为4.4后在30℃进行凝聚反应25min；之后加入1.5g1.2wt％的氯化钙溶液固化30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1g莪术油微胶囊、6.5g二氯乙酸钠和120份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为165℃。
实施例2
聚乙烯膜的制备
将1.6g的莪术油与5g的吐温80混合，乳化后加入1g 0.1wt％的海藻酸钠溶液和1.2g0.1wt％的壳聚糖溶液，混匀后加入0.3重量份硬脂酸并调节pH为4.4后在30℃进行凝聚反应25min；之后加入1.5g 1.2wt％的氯化钙溶液固化30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1g莪术油微胶囊、6.5g二氯乙酸钠和120份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为165℃。
实施例3
聚乙烯膜的制备
将1g的莪术油与2g的吐温80混合，乳化后加入1g 0.3wt％的海藻酸钠溶液和1g0.5wt％的壳聚糖溶液，混匀后加入0.1重量份硬脂酸并调节pH为5后在27℃进行凝聚反应15min；之后加入1g 2wt％的氯化钙溶液固化15min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1g莪术油微胶囊、5g二氯乙酸钠和100g低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为150℃。
实施例4
聚乙烯膜的制备
将2g的莪术油与5g的司盘80混合，乳化后加入1g 0.5wt％的海藻酸钠溶液和2g0.2wt％的壳聚糖溶液，混匀后加入0.7重量份硬脂酸并调节pH为4.2后在36℃进行凝聚反应30min；之后加入2g 1wt％的氯化钙溶液固化20min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1.5g莪术油微胶囊、7g二氯乙酸钠和150g低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为160℃。
实施例5
聚乙烯膜的制备
取1.5g赖氨酸加入3.6g 40wt％的乙醛酸溶液，调节pH至6.5后，32℃恒温反应4h后，冷冻干燥即得改性赖氨酸；
将1.6g的莪术油与5g的吐温80混合，乳化后加入1g改性赖氨酸和1.2g 0.1wt％的壳聚糖溶液，调节pH为4.4后在30℃进行凝聚反应25min；之后加入1.5g 1.2wt％的氯化钙溶液固化30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1g莪术油微胶囊、6.5g二氯乙酸钠和120份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为165℃。
实施例6
聚乙烯膜的制备
取1.5g赖氨酸加入3.6g 40wt％的乙醛酸溶液，调节pH至6.5后，32℃恒温反应4h，冷冻干燥即得改性赖氨酸；
将1.6g的莪术油与5g的吐温80混合，乳化后加入1g改性赖氨酸和1.2g 0.1wt％的壳聚糖溶液，混匀后加入0.5g硬脂酸并调节pH为4.2；在30℃进行凝聚反应25min；之后加入1.5g 1.2wt％的氯化钙溶液固化30min；离心收集沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
将1g莪术油微胶囊、6.5g二氯乙酸钠和120份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为165℃。
实施例7
聚乙烯膜的制备
本实施例与实施例6的不同之处在于，制备改性赖氨酸的步骤如下：
取1g赖氨酸加入2g 50wt％的乙醛酸溶液，调节pH至6.2后，32℃恒温反应3h，冷冻干燥即得改性赖氨酸。
实施例8
聚乙烯膜的制备
本实施例与实施例6的不同之处在于，制备改性赖氨酸的步骤如下：
取1.3g赖氨酸加入3.4g 37wt％的乙醛酸溶液，调节pH至6.7后，32℃恒温反应5h，冷冻干燥即得改性赖氨酸。
对比例1
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例5的不同之处在于，使用未改性赖氨酸代替改性赖氨酸。
对比例2
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例6的不同之处在于，使用未改性赖氨酸代替改性赖氨酸。
对比例3
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例1的不同之处在于，不添加二氯乙酸钠。
对比例4
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例1的不同之处在于，不添加莪术油。
对比例5
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例5的不同之处在于，不添加二氯乙酸钠。
对比例6
聚乙烯膜的制备
本对比例与实施例5的不同之处在于，不添加莪术油。
试验例1
莪术油微胶囊包埋率测定
通过测定实施例1、2、5、6以及对比例1、2中制得的莪术油微胶囊的总油量和表面油量计算包埋率：
包埋率(％)＝(总油量-表面油量)/总油量×100％；
配制莪术油标准溶液并测定275nm下的吸光值后，绘制标准曲线y＝0.0457x+0.0303，R2＝0.9930；
总油量的测定方法为：
取微胶囊称重后加入95％的乙醇进行研磨，研磨后使用95％的乙醇洗涤研钵，并将洗液与研磨液合并，超声浸提1h后过滤，测定滤液在275nm下的吸光值，根据标准曲线计算总油量；
表面油量的测定方法为：
取微胶囊称重后加入95％的乙醇进行洗涤，洗涤后过滤，测定滤液在275nm下的吸光值，根据标准曲线计算表面油量；
包埋率计算结果如表2所示。
表2微胶囊包埋率
| 包埋率(％) | |
| 实施例1 | 87.2 |
| 实施例2 | 87.5 |
| 实施例5 | 94.1 |
| 实施例6 | 94.3 |
| 对比例1 | 53.4 |
| 对比例2 | 52.1 |
对比表2中的数据可知，实施例1和2中的包埋率低于实施例5和6，说明使用改性赖氨酸和壳聚糖作为壁材制备的莪术油微胶囊的包埋率好于使用海藻酸钠和壳聚糖作为壁材制备的莪术油微胶囊；对比例1和2中制得的莪术油微胶囊的包埋率最低，并且仅稍高于50％，说明包埋效果差，这可能是由于赖氨酸无法与壳聚糖较好的形成微胶囊，使得莪术油极易渗出。
试验例2
聚乙烯膜抑菌活性的测定
按照《GB/T 21510-2008纳米无机材料抗菌性能检测方法》测定实施例1、4、5、6以及对比例1-6中制得的聚乙烯膜的抑菌活性，供试菌种为大肠杆菌(Escherichia coli，ATCC25922)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，ATCC6538)；测定结果如表3所示。
表3聚乙烯膜抑菌活性
| 大肠杆菌抑制率(％) | 金黄色葡萄球菌抑制率(％) | |
| 实施例1 | 93.75 | 90.26 |
| 实施例2 | 93.52 | 90.35 |
| 实施例5 | 98.64 | 95.41 |
| 实施例6 | 98.47 | 95.32 |
| 对比例1 | 87.61 | 84.67 |
| 对比例2 | 87.44 | 84.56 |
| 对比例3 | 93.49 | 90.09 |
| 对比例4 | 24.13 | 23.57 |
| 对比例5 | 98.30 | 94.26 |
| 对比例6 | 25.05 | 24.33 |
对比表3中的数据可知，实施例1、2中制得的聚乙烯膜对相同菌种的抑菌率接近，实施例5、6中制得的聚乙烯膜，对相同菌种的抑菌率接近，说明微胶囊的制备过程中，硬脂酸的加入不影响莪术油微胶囊的抗菌作用；并且实施例5中制得的聚乙烯膜的抑菌率高于实施例1，实施例6中制得的聚乙烯膜抑菌率高于实施例2，这可能是由于实施例5和6中制得的聚乙烯膜中的莪术油微胶囊具有较高的包埋率；对比例4和6中制得的聚乙烯膜的抑菌率仅为25％作用，说明几乎不具有抑菌性，进一步说明莪术油是抗菌性的主要来源；对比例1和2中制得的聚乙烯膜的抑菌率低于实施例1、2、5、6，但高于对比例4和6，说明对比例1和2中制得的聚乙烯膜具有一定的抗菌性，进一步说明即使制备聚乙烯膜所使用的莪术油微胶囊中的莪术油极易渗出，也同样具有抗菌性。
试验例3
聚乙烯膜力学性能测定
按照《GB/T1040.3－2006塑料拉伸性能的测定》记载的方法测定实施例1、2、5、6以及对比例1-6中制得的聚乙烯膜的抗拉强度和断裂伸长率。测定结果如图1、2所示。
由图1可知，实施例1、2、5、6制得的聚乙烯膜的抗拉强度高于对比例3、4、5、6，说明制备聚乙烯膜时添加莪术油微胶囊和二氯乙酸钠可以有效提高聚乙烯膜的抗张强度，而对比例3、4、5、6中，对比例3和5制得的聚乙烯膜的抗拉强度稍高，说明仅添加莪术油微胶囊也能够提高聚乙烯膜的抗张强度，但提高效果有限；实施例1、2、5、6制得的聚乙烯膜抗张强度接近，说明制备微胶囊时是否添加硬脂酸对聚乙烯膜的抗张强度影响不大；对比例1、2中制得的聚乙烯膜的抗张强度低于实施例1、2、5、6，这可能是由于使用未改性赖氨酸和壳聚糖制得的微胶囊易渗出莪术油，莪术油起到了一定的润滑作用，降低了聚乙烯与微胶囊的相容性，从而降低了聚乙烯膜的抗张强度。
观察图2可知，聚乙烯膜断裂伸长率的变化规律与抗拉强度的变化规律接近，因此可判断影响抗张强度大小的因素和影响断裂伸长率大小的因素类似，即制备聚乙烯膜时添加莪术油微胶囊和二氯乙酸钠可以有效提高聚乙烯膜的断裂伸长率，仅添加莪术油微胶囊也能够提高聚乙烯膜的断裂伸长率，但提高效果有限。
综合抗拉强度和断裂伸长率的测定结果可知，制备聚乙烯膜时添加莪术油微胶囊和二氯乙酸钠可以有效提高聚乙烯膜的抗张强度和断裂伸长率，从而使聚乙烯膜不易被刺破。
试验例4
聚乙烯膜生物相容性测定
使用MTT细胞增殖及细胞毒性检测试剂盒(购自上海尚宝生物科技有限公司)测定实施例1、2、5、6以及对比例1-6中制得的聚乙烯膜的生物相容性，具体步骤如下：
将培养至对数生长期的小鼠成纤维细胞使用胰蛋白酶液消化；之后加入PBS培养基稀释；将96孔板每孔中放入大小相同的经过消毒的聚乙烯膜，将稀释的细胞液接种在96孔板，每孔7000-8000个细胞；不放入聚乙烯膜的孔作为对照；37℃、5％CO2的条件下培养48h，培养后取出聚乙烯膜，测定其在492nm处的吸光值，吸光值越高说明膜上细胞数量越多，生物相容性越好。
吸光度测定结果如表4所示。
表4吸光度测定结果
对比表4中的数据可知，实施例2、实施例6和对比例2的吸光值接近并且高于其他受试样品，说明制备聚乙烯膜时硬脂酸的加入增加了聚乙烯膜的生物相容性；对比实施例2、实施例6和对比例2可知，实施例6的吸光值最高，说明在聚乙烯膜的制备中，使用改性赖氨酸和壳聚糖作为壁材制备的莪术油微胶囊，可以增加聚乙烯膜的生物相容性，而使用未改性赖氨酸和壳聚糖作为壁材制备的莪术油微胶囊与硬脂酸则不能进一步提高聚乙烯膜的生物相容性；对比例3-6的数据接近，说明在制备聚乙烯膜时是否添加莪术油微胶囊或二氯乙酸钠对膜的生物相容性影响不大。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种细胞治疗储液袋的聚乙烯膜的制备方法，包括如下步骤：
将1-2重量份莪术油微胶囊、5-7重量份二氯乙酸钠和100-150重量份低密度聚乙烯混合后使用造粒机制成聚乙烯颗粒，再通过吹塑成型制得聚乙烯膜，其中吹膜机模头温度为150-165℃；莪术油微胶囊的制备方法包括：将莪术油乳化后与壁材混合进行凝聚反应后，加入氯化钙固化后取沉淀冷冻干燥即得莪术油微胶囊；
所述壁材包括壳聚糖和海藻酸钠，或，壁材包括改性赖氨酸和壳聚糖，或，壁材包括改性赖氨酸、硬脂酸和壳聚糖；改性赖氨酸的制备方法包括：取赖氨酸加入乙醛酸反应后，冷冻干燥即得改性赖氨酸。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化所使用的乳化剂包括吐温80，莪术油与乳化剂的重量比为1-2:2-8。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述莪术油微胶囊的芯壁比为：1-2:2-3。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的制备方法制备的细胞治疗储液袋的聚乙烯膜。
5.权利要求4所述的聚乙烯膜在制备细胞治疗储液袋中的用途。
6.权利要求1中所述的莪术油微胶囊和二氯乙酸钠在提高聚乙烯膜抗刺破性中的用途。
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| 海藻酸钠-壳聚糖微囊包埋细胞成骨分化能力的研究;孟丹;袁亚飞;江晓霞;王常勇;江青松;;口腔颌面修复学杂志(第03期);39-43 * |
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