CN114796592A

CN114796592A - 一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法

Info

Publication number: CN114796592A
Application number: CN202110079665.6A
Authority: CN
Inventors: 陈忠敏; 张涛; 王富平; 陈国宝; 吴基玉; 庞亚妮
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2041-01-21
Also published as: CN114796592B

Abstract

本发明公开一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法，所述制备方法为：以壳聚糖‑甘油磷酸钠体系为基材，以定比加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀形成壳聚糖‑甘油磷酸钠‑羧甲基纤维素钠体系，再加入相应比例的丝胶蛋白溶液，搅拌混合至均匀凝胶状后即制备而成。该抑菌凝胶剂具有优秀的抑菌效果和促进表皮伤口愈合功能，黏性、韧性好，无皮肤刺激性和致敏性，不含抗生素和无机金属抗菌剂，具有治愈皮肤表皮伤口及湿疹等皮肤病的功能。

Description

一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法

技术领域

本发明属于新型医用敷料技术领域，具体涉及一种具有润滑皮肤、保护创面，并且能够增加药物在皮肤局部累积作用达到持续释放，抑菌防感染，促进伤口愈合或皮肤病治愈的医用凝胶剂。

技术背景

创伤及湿疹类皮肤病是由多因素一起的表皮层及真皮浅层的损伤，伤口处常常会出现炎症反应及细菌感染，导致难以愈合，伤口敷料是治疗皮肤损伤的一种常见的有效手段之一。理想的伤口敷料应该保持伤口湿润环境，防止灰尘、细菌等外界因素的影响并且能够在伤口处释放生物制剂促上皮化，同时能够使药物在局部达到缓释作用，这就为新型医用敷料技术领域提出了更高的要求。

目前在临床上使用伤口敷料对伤口进行处理室，会使用一定量的抗生素来对对抗伤口处的细菌感染，但抗生素稳定性差，加上不规范使用造成大量耐药菌出现。无机抑菌剂如银、锌、铜、钛等金属氧化物及其离子具有广谱抑菌性，但其存在潜在的毒性，生物安全性问题还有待进一步的研究。天然聚合物与合成聚合物相比具有更好的生物相容性和更低的免疫原性，因此可以从生物材料的角度制备一种在伤口处具有抑菌、促愈合作用的凝胶剂是非常有意义的。壳聚糖是天然高分子材料具有良好的生物活性和理化性质，具有止血、抑菌的效果，能够生物降解且产物无毒害，可以促进伤口修复和组织再生。甘油磷酸钠为弱碱性化合物，无细胞毒性。壳聚糖-甘油磷酸钠体系，由于其高含水量、温敏特性、良好的生物相容性而被广泛应用到组织工程领域。该发明基于壳聚糖-甘油磷酸钠体系，添加羧甲基纤维素钠进行改性制备复合凝胶剂基质。丝胶蛋白是由家蚕蚕茧中提取的天然大分子蛋白，含18种氨基酸，其中丝氨酸约占总量的33％，其次是天门冬氨酸和谷氨酸，这三种氨基酸含量约占丝胶蛋白氨基酸总量的60％以上，丝胶蛋白有许多优异的生物活性，如抗菌、抗凝血以及促进细胞粘附和增殖等。因此，在该研究我们将丝胶蛋白加入凝胶剂体系中期望通过多种天然化合物的生物协同效应，制备出具有良好生物相容性、抑菌效果的凝胶剂。

本发明所涉及的一种壳聚糖基抑菌凝胶剂，是以天然化合物为主要组成成分，能够解决无机金属抗菌剂生物安全性和抗生素滥用等问题，具有较好的伤口促愈合功能。

发明内容

针对能够解决伤口处理时使用抗生素导致药物滥用和使用无机抑菌剂存在毒性等问题，本发明的目的在于提供一种具有抑菌防感染，保护周围皮肤，促进伤口愈合的医用凝胶剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

壳聚糖基抑菌凝胶剂，以壳聚糖-甘油磷酸钠温敏体系为基底，选取天然化合物，加入丝胶蛋白共混均匀，通过抑菌实验和细胞毒性实验选取出具有良好抑菌性、生物相容性的凝胶剂。

本发明以壳聚糖-甘油磷酸钠体系为基材，添加羧甲基纤维素钠进行改性，制备出复合凝胶剂基底，再加入丝胶蛋白共混后得到了壳聚糖基抑菌凝胶剂。该凝胶剂的成分均为天然化合物，常温时保持胶状，均匀细腻，凝胶基底与药物无理化作用并且在伤面处可以通过释放生物制剂促上皮化，完全符合凝胶剂的质量要求。

进一步，本发明还提供一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法，包括如下制备步骤：

1)丝胶蛋白的提取

将蚕茧用异丙醚浸泡2d除蜡后用无水乙醇浸泡2d除去杂质，将处理好的蚕茧放入去离子水中沸煮约6h脱胶，去除丝素纤维剩下淡黄色液体，将淡黄色液体经过超滤膜过滤后，冷冻干燥得到丝胶蛋白粉末。

2)制备复合凝胶剂基质

将壳聚糖溶解在0.1～0.3mol/L的盐酸中，配成浓度为3～5％(w/v)的壳聚糖溶液，将甘油磷酸钠溶解在0.1～0.3mol/L的碳酸氢钠中，配成40％～ 50％(w/v)的甘油磷酸钠溶液；在冰浴条件下，以1：2～4mL的比例将甘油磷酸钠溶液缓慢加入到壳聚糖溶液中，并连续搅拌2h以上，得到壳聚糖- 甘油磷酸钠体系；向壳聚糖-甘油磷酸钠体系中加入1～1.5％的羧甲基纤维素钠粉末，37℃水浴锅中水浴加热3～4min制得外观良好，均匀、无颗粒感的凝胶剂基质。

3)最后向该凝胶剂基质中以丝胶蛋白质占该凝胶剂体系浓度的12～16％ (w/v)加入丝胶蛋白水溶液，经搅拌均匀后即得到该壳聚糖基抑菌凝胶剂。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明一种壳聚糖基抗菌凝胶剂的制备，其制备工艺简单快速，设备投入较小，原料来源广泛易于获取，工艺易于操作、控制，适合大规模工业化生产，具有广阔的应用前景。

2、壳聚糖-甘油磷酸钠体系为天然物质，制备工艺成熟；羧甲基纤维素钠作为稳定剂和增稠剂在食品药品领域应用广泛，生物安全性高；丝胶蛋白质为球状蛋白质，具有良好的生物相容性和抑菌性能。组成凝胶剂的三种成分均为天然材料，生物相容性好，能够解决目前市场上金属抗菌剂毒性和抗生素滥用等问题。

3、本发明制备的一种壳聚糖基抑菌凝胶剂，抑菌效果良好，满足伤口抗菌的要求。研究表明：按照本制备方法的步骤和配比，壳聚糖-甘油磷酸钠、羧甲基纤维素钠和丝胶蛋白质三者形成了大分子物质相互协同效应，使抑菌效果得到了很大增强，当丝胶蛋白含量为15％时，对大肠杆菌抑菌率达到96.20±3.40％，对金黄色葡萄球菌抑菌率达到86.30±2.51％，且无细胞毒性还能促进细胞增长；平均原发性刺激指数为0，无皮肤刺激性。体外细胞毒性、皮肤刺激性等均符合国家生物材料评价安全标准。

4、本发明制备的一种壳聚糖基抑菌凝胶剂，具有较高的含水量，含水量达到162.54±4.27％，在常温下凝胶剂保持均匀细腻的膏状，稳定性好，凝胶剂基底与药物无理化作用，并且可以生物降解，降解释放N-乙酰基葡萄糖及各种氨基酸，既具有良好的抑菌性能又可以促进上皮化加速伤口愈合。

附图说明

图1为实施例凝胶剂不同组分的红外光谱图；

图2为实施例含不同浓度丝胶蛋白浸提液的抑菌效果；

图3为实施例平板涂布不同丝胶蛋白浓度浸提液后菌落分布；

图4为实施例L929细胞在含不同质量浓度的浸提液培养基中的生长情况；

图5为实施例大鼠皮肤刺激反应图；

具体实施方式

下面结合具体的实施例和附图对本发明的实施方案作进一步的详细阐述，实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施例。

实施例：

(一)壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备：

表1为实施例提供的壳聚糖基抑菌凝胶剂各原料配方浓度

其制备过程为

1)丝胶蛋白的提取

2)制备复合凝胶剂基质

将壳聚糖溶解在0.1mol/L的盐酸溶液中，配成浓度为3％的壳聚糖溶液；将甘油磷酸钠溶解在0.1mol/L的碳酸氢钠中，配置50％的甘油磷酸钠溶液。冰浴条件下，将4.5mL的甘油磷酸钠溶液缓慢加入到10mL的壳聚糖溶液中并不断搅拌，得到壳聚糖-甘油磷酸钠体系。再向壳聚糖-甘油磷酸钠体系中加入1.5％的羧甲基纤维素钠粉末，37℃水浴锅加热3-4min即制备出均一的凝胶剂基质。

3)向凝胶剂基质中加入丝胶蛋白，使丝胶蛋白浓度达到15％，搅拌均匀，即得到壳聚糖基抑菌凝胶剂。

(二)壳聚糖基抑菌凝胶剂的性能与评价

1、壳聚糖基抑菌凝胶剂红外结构分析

如图1所示，在SS光谱中1035cm^-1处的C-O伸展振动特征峰和GP光谱中 3230cm^-1处羟基(-OH)的特征峰在复合凝胶剂的红外光谱中并没有体现，这可能是C-O特征峰发生了偏移，并且形成大量强氢的粘连导致羟基消失。在SS光谱中，1656cm^-1和1543cm^-1范围的特征峰分别为酰胺Ⅰ(C-O和C-N基团的拉伸振动)和平面内N-H卷曲；在CMC-Na光谱中1600cm^-1处的反对称振动峰 -COOH和1042cm^-1处醛基结构-CO-振动峰，这些特征峰在凝胶剂复合组分的光谱中都发生了偏移，表明了-NH通过氢键与-COOH、-OH基团发生相互作用时凝胶剂的粘度和强度性能提高。在凝胶剂光谱图中1080cm^-1处的特征峰为νC-OH、此外在980cm^-1、532cm^-1处的特征峰为C-O拉伸振动峰表明了SS与 CS相互结合，红外光谱表明该凝胶剂的优越抑菌性能是多种大分子物质相互协同作用的结果。

2、抑菌性能评价

如图2所示，通过计算平板上的菌落数来评估凝胶剂的抑菌性能，随着丝胶蛋白浓度的增加，凝胶剂的抑菌性越好。当丝胶蛋白浓度为15％时对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)抑菌效果达到86.30±2.51％，对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)抑菌效果为96.20±3.40％，如图3所示，是加入丝胶蛋白后的凝胶剂浸提液涂布平板后所形成的菌落分布。但随着丝胶蛋白浓度再增加凝胶剂的粘度下降，甚至无法交联，这可能是丝胶蛋白表面有许多可以交联和修饰的活性基团可以和壳聚糖交联，导致壳聚糖-甘油磷酸钠温敏体系在37℃时甘油磷酸钠夺去氨基上的质子减少，体系无法交联的结果。综合来看加入丝胶蛋白浓度15％时凝胶剂抑菌效果更好，适合用于创伤处。

3、凝胶剂体外细胞毒性实验结果

如图4所示，L929细胞在加入浸提液24h后的生长情况，由图可见各试验组细胞生长情况均比空白组要好，随着浸提液浓度增加，OD值也相应增大。用 MTT法评估凝胶剂浸提液的细胞毒性，计算结果如表2所示。RGR数值均大于 100且随着浸提液浓度的增加，RGR数值也在不断增加，毒性等级均为0.说明该凝胶剂良好的生物相容性并且能够促细胞增殖。

表2浸提液(24h)相对增殖率及毒性分级

4、皮肤刺激性评价

通过对刺激部位肉眼观察(图5)可见，8h时涂抹甲醛部位出现红肿，随着时间推移皮肤肿块增大，24h时皮肤出现红斑且随着时间增加红斑越明显；而涂抹凝胶剂部位一直未出现红肿和红斑，并且随着时间增长，涂抹处皮肤更加红润光滑。这是丝胶蛋白降解为各种氨基酸被机体吸收所致。

最后需要说明，上述实施例仅为对本发明的较佳举例，而非对本发明的限制，在本发明的基础上做出的其它不同形式的变动与改进，仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法，其特征在于：壳聚糖基抑菌凝胶剂是由壳聚糖-甘油磷酸钠-羧甲基纤维素钠体系和丝胶蛋白质组成。

2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖基抑菌凝胶剂的制备方法，其特征在于制备步骤按照以下顺序进行：

第一步，将壳聚糖溶解在0.1～0.3mol/L的盐酸中，配成浓度为3～5％(w/v)的壳聚糖溶液，将甘油磷酸钠溶解在0.1～0.3mol/L的碳酸氢钠中，配成40％～50％(w/v)的甘油磷酸钠溶液；

第二步，在冰浴条件下，以1：2～4mL的比例将甘油磷酸钠溶液缓慢加入到壳聚糖溶液中，并连续搅拌2h以上，得到壳聚糖-甘油磷酸钠体系；

第三步，向壳聚糖-甘油磷酸钠体系中加入1～1.5％的羧甲基纤维素钠粉末,37℃水浴锅中水浴加热3～4min制得外观良好，均匀、无颗粒感的凝胶剂基质，形成壳聚糖-甘油磷酸钠-羧甲基纤维素钠体系；

第四步，按照丝胶蛋白质占壳聚糖-甘油磷酸钠-羧甲基纤维素钠体系浓度的12～16％(w/v)向该体系加入丝胶蛋白质水溶液，经搅拌均匀后即得到该壳聚糖基抑菌凝胶剂。