CN115400257A - 一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法及其应用，包括如下步骤：S100、将壳聚糖溶液与海藻酸钠溶液共同滴加至疏水性表面，两种液体贴合并形成界面；S200、将所述界面上的聚电解质拉出，形成连续界面反应，以制得纤维；S300、将所述纤维依次经过交联剂、无菌水、乙醇溶液，以制得可降解缝合线；以及抗菌、抗炎缝合线。发明通过离子交联得到双交联结构纤维，制备方法简单温和，无药物残留；且能够赋予该种缝合线各种性能，使得缝合线能够匹配各种应用场景。

Description

一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及缝合线技术领域，具体涉及一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法及其应用。

背景技术

壳聚糖纤维是天然材料，具有无毒、止血、消炎等优点，与生物细胞有良好的相容性，免疫抗原性小，与体液和细胞不会产生排异反应，可生物降解，常使用在医药领域中，但受其材质的影响，壳聚糖纤维的力学强度不高，常规纺丝得到的壳聚糖纤维的断裂强度仅为1.07cN/dtex，无法达到医用缝合线的应用要求。

为了解决壳聚糖纤维的强度问题，现有一种儿童用高强医用缝合线及其制备方法，公开号为CN114808229A，在该发明专利中，公开的缝合线的制备方法为将壳聚糖纤维放入含有聚乙烯醇、戊二醛的溶液中浸泡交联，并进行高温操作、冷冻循环等处理。

该方法的技术问题：其使用了聚乙烯醇、戊二醛等方法对壳聚糖进行交联，引入的化学物质无法完全去除，后期可能造成毒性影响；且该方法采用辐照灭菌的方法，导致负载的药物蛋白发生变性而导致药效缺失；且该降解缝线的制备方法较为复杂，设计到70-80℃高温操作、冷冻循环等方法，都可能对其药物结构产生影响，影响产品的最终性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法及其应用，以解决现有技术中可降解缝合线的制备方法复杂、具有药物残留的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

本发明提供了一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，包括如下步骤：

S100、将壳聚糖溶液与海藻酸钠溶液共同滴加至疏水性表面，两种液体贴合并形成界面；

S200、将所述界面上的聚电解质拉出，形成连续界面反应，以制得纤维；

S300、将所述纤维依次经过交联剂、无菌水、乙醇溶液，以制得可降解缝合线。

作为本发明的一种优选方案，在S200中，所述纤维在所述连续界面反应中持续形成。

作为本发明的一种优选方案，其特征在于，在S200中，对所述纤维的拉动力度与所述可降解缝合线的直径呈负相关。

作为本发明的一种优选方案，在S300中，所述纤维在经过所述交联剂时与所述交联剂进行交联反应，使得所述纤维单向排列。

作为本发明的一种优选方案，所述交联剂中离子的浓度范围为2-10mg/mL。

作为本发明的一种优选方案，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的分子量为50W-100W。

作为本发明的一种优选方案，所述壳聚糖溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL；

其中，所述海藻酸钠溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL。

作为本发明的一种优选方案，在S100中，还包括如下步骤：

S101、将药物溶解至壳聚糖溶液或海藻酸钠溶液中。

本发明还提供了基于聚电解质法的应用，由基于聚电解质法制得可降解的抗菌、抗炎缝合线。

进一步地，将可降解抗菌、抗炎缝合线单根或多根平行收集或多根多股加捻形成缝合线，再将缝合线浸入纳米抗菌剂进行改性处理，以制得抗菌、抗炎缝合线。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明采用聚电解质法即是阴离子-阳离子聚电解质法得到可降解纤维，再通过离子交联得到双交联结构纤维，进行可降解缝合线的制备，其制备方法简单温和，无药物残留。

2、本发明通过在电解质溶液制备的过程中加入药物或各种无机或高分子材料，从而能够赋予该种缝合线各种性能如抗菌性、促进组织修复能力、血管生成能力等各种性能，使得缝合线能够匹配各种应用场景，实现专线专用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明提供基于聚电解质法的壳聚糖-海藻酸钠可降解缝合线的制备的过程示意图；

图2为本发明提供不同CaCl₂浓度交联后的可降解缝合线的扫描电镜观察图；

图3为本发明提供CaCl₂各浓度应力应变曲线；

图4为本发明提供CaCl₂各浓度力位移曲线；

图5为本发明提供各分子量10mg/mL壳聚糖与10mg/mL海藻酸钠在10mg/mL CaCl₂中制成的缝合线的力位移曲线；

图6为本发明提供各分子量10mg/mL壳聚糖与10mg/mL海藻酸钠在10mg/mL CaCl₂中制成的缝合线的应力应变曲线；

图7为本发明提供细胞相容性评价图表；

图8为本发明提供SD大鼠背部缝合实验(左图为缝合前，右图为缝合后)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，包括如下步骤：

S100、将壳聚糖溶液与海藻酸钠溶液共同滴加至疏水性表面，两种液体贴合并形成界面；

S200、将所述界面上的聚电解质拉出，形成连续界面反应，以制得纤维；

S300、将所述纤维依次经过交联剂、无菌水、乙醇溶液，以制得可降解缝合线。

优选的，所述交联剂为无菌氯化钙溶液、无菌氢氧化钠中的一种。

具体的，在本实施例中，通过配制得到不同浓度的无菌壳聚糖(Chitosan)溶液(1mg/mL～10mg/mL)，以及无菌海藻酸钠(Alginate)溶液(1mg/mL～10mg/mL)，将两滴液滴至于疏水表面(或使用芯片方法)，使两种液体形成界面，在界面将聚电解质产物拉出，形成连续界面反应进而形成纤维；将纤维分别经过无菌氯化钙溶液(二次交联)，无菌水和无菌酒精后，绕行多股，最终得到可降解缝合线。

本发明采用聚电解质法即是阴离子-阳离子聚电解质法得到可降解纤维，再通过钙离子交联等方法得到双交联结构纤维，进行制备，其制备方法温和，且无药物残留，无需加热、循环等处理，制备方法简单。

在本实施例中，在S200中，所述纤维在所述连续界面反应中持续形成。

无菌壳聚糖溶液为阳离子，无菌海藻酸钠溶液为阴离子，在相互接触的过程中，二者的界面发生反应，形成黏稠的聚电解质，此聚电解质在拉动过程中由于相互黏连的作用形成纤维，随着无菌壳聚糖溶液与无菌海藻酸钠溶液不断反应，此纤维在拉动的过程中逐渐增多，拉动后的纤维再依次经过交联剂、无菌水、乙醇溶液进行交联处理，以制成连续不断裂的可降解缝合线。

进一步地，在S200中，由于对所述纤维的拉动力度与所述可降解缝合线的直径呈负相关，在拉出纤维的过程中，需要对拉出的力做出规范，如保持拉动的力不变，以使得可降解缝合线的直径大小保持不变，便于后续的加工与缝合处理。

进一步地，在本实施例中，当使用氯化钙溶液作为交联剂时，如图2所示，在S300中，所述纤维在经过所述交联剂时与所述交联剂进行交联反应，使得所述纤维单向排列。

为了准确的得到可降解缝合线的直径，采用扫描电子显微镜对其进行表征，由结果可知；经过交联剂氯化钙后，其直径显著增加。且通过观察可知，该缝合线直径较为均匀，纤维成单向排列。

在本实施例中，为了探究交联剂的最佳浓度以及壳聚糖的最佳分子量，在控制变量的基础上，使用万能力学测试仪对不同组分和直径的可降解缝合线进行力学表征。

在本实施例中，使用氯化钙溶液作为交联剂，通过万能力学测试仪对不同氯化钙浓度和不同分子量壳聚糖的可降解缝合线的力学性能进行表征，结果可知(图3)：10mg/mL的氯化钙交联后，其拉伸模量最高，达到250MPa，超过FDA的标准220MPa；而2mg/mL为214MPa，接近其标准，因此我们选择2-10mg/mL的氯化钙作为本次的交联增强剂；而没有经过氯化钙交联的纯聚电解质交联的可降解缝合线，其无法达到标准要求。

表一、氯化钙浓度与缝合线直径

氯化钙浓度

0％

2％

3％

5％

8％

10％

直径(μm)

115±3

180±5

142±5

170±5

200±3

170±5

另做了16股降解缝合线的力-位移曲线，如图4所示，10mg/mL的氯化钙具备最高的伸长率。

以10mg/mL壳聚糖、10mg/mL海藻酸钠、10mg/mL CaCl₂为例，以壳聚糖的分子量为变量，图5与图6可知，在壳聚糖分子量的影响中，50W分子量的壳聚糖其具备最高的拉伸强度模量，而100W的其断裂拉力最大，然而其直径较粗，其拉伸强度较小。因此壳聚糖溶液中壳聚糖的分子量为50W-100W为最佳。

优选的，所述壳聚糖溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL。

优选的，所述海藻酸钠溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL。

为了验证本实施例所述的可降解缝合线没有明显细胞毒性，将可降解缝合线与不同细胞进行共培养；(人脐静脉内皮细胞、大鼠间充质干细胞、软骨细胞)，采用Transwell法将1cm线加入24孔板中进行培养6h和24h，得到细胞毒性。由图7可知，通过该方法制备得到的可降解缝合线没有明显细胞毒性

为了验证本实施例所述的可降解缝合线能够作为伤口缝线使用，使用所制备的缝合线对SD大鼠背部伤口进行缝合，由图8可知，实验证明所制备的可降解缝合线能够作为伤口缝线使用。

进一步地，由于上述制备方法简便易行，条件温和，还可在制备过程中对原料进行药物负载，在S100中，还包括如下步骤：

S101、将药物溶解至壳聚糖溶液或海藻酸钠溶液中。

将药物溶解至壳聚糖溶液或海藻酸钠溶液中，再根据上述制备方法制备缝合线，最终可得载药缝合线。

本发明还包括一种抗菌、抗炎缝合线，由上述任意一种制备方法制得的可降解缝合线制得。

所述抗菌、抗炎缝合线制备方法包括如下步骤：

将上述任意一种制备方法制备而得的可降解缝合线单根或多根平行收集或多根多股加捻形成缝合线；然后将所述缝合线浸入纳米抗菌剂，进行改性处理，以制得所述抗菌、抗炎缝合线。

纳米抗菌剂包括但不限于如纳米生物活性玻璃、生物活性玻璃纤维、纳米金、纳米银等等。

通过本实施例的基于聚电解质法的壳聚糖-海藻酸钠可降解缝合线的制备及其应用，可以实现缝合线的抗拉强度大于250Mpa，且具备良好生物相容性；且此制备方法简便易行，条件温和，可以较为简单的负载药物和无机材料(纳米材料、介孔材料等)，在应用上对缝合线赋予抗菌性、抗炎性能、促成骨成血管等组织修复性能，从而形成适用于不同部位的可降解缝合线。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将壳聚糖溶液与海藻酸钠溶液共同滴加至疏水性表面，两种液体贴合并形成界面；

S200、将所述界面上的聚电解质拉出，形成连续界面反应，以制得纤维；

S300、将所述纤维依次经过交联剂、无菌水、乙醇溶液，以制得可降解缝合线。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，在S200中，所述纤维在所述连续界面反应中持续形成。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，在S200中，对所述纤维的拉动力度与所述可降解缝合线的直径呈负相关。

4.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，在S300中，所述纤维在经过所述交联剂时与所述交联剂进行交联反应，使得所述纤维单向排列。

5.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，所述交联剂中离子的浓度范围为2-10mg/mL。

6.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的分子量为50W-100W。

7.根据权利要求1所述的一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL；

其中，所述海藻酸钠溶液的浓度为1mg/mL～10mg/mL。

8.根据权利要求1所述一种基于聚电解质法的可降解缝合线的制备方法，其特征在于，在S100中，还包括如下步骤：

S101、将药物溶解至壳聚糖溶液或海藻酸钠溶液中。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述制备方法的应用，其特征在于，由基于聚电解质法制得可降解的抗菌、抗炎缝合线。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将可降解抗菌、抗炎缝合线单根或多根平行收集或多根多股加捻形成缝合线，再将缝合线浸入纳米抗菌剂进行改性处理，以制得抗菌、抗炎缝合线。

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