CN115671404A - 一种防粘连复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物医药材料，具体涉及一种防粘连复合材料及其制备方法和应用。本发明的防粘连复合材料，包括纳米纤维膜，所述纳米纤维膜上、下表面设有药物缓释控制涂层，所述纳米纤维膜中含有菝葜提取物。本发明的防粘连复合材料具有涂层‑纳米纤维膜‑涂层的三明治结构，具有良好的力学性能和药物缓释效果。纳米纤维膜赋予复合材料良好的力学性能，纳米级的孔隙有利于气体之间的交换，促进创口愈合；菝葜提取物能够加快创面上皮化进程，促进创面修复，形成的瘢痕平整，防止创口粘连。涂覆于纳米纤维膜上下表面的药物缓释控制涂层能够进一步改善药物的缓释效果和力学性能。

Description

一种防粘连复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医药材料，具体涉及一种防粘连复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

术后粘连是外科手术中常见的现象，可能导致严重的并发症，如不育症、腹腔疼痛、肠梗阻等，并且会增加再次手术的难度和产生进一步并发症的潜在危险，因此预防术后粘连的发生，一直受到外科手术领域的高度重视。目前而言，最有效的方法是采用防粘连膜使手术创面与其他组织或器官隔离从而防止粘连的产生。理想的防粘连膜应该具有良好的生物相容性和柔韧性，较好的组织粘附性以避免进行手术缝合，能完全覆盖创伤表面并且能够在体内存留较长时间；能降解吸收，不需要二次手术取出；既能有效防止粘连形成又不影响伤口的正常愈合；还应具有一定的机械强度而便于实施操作等。

粘连的发生机制十分复杂，涉及到多种因素及多种系统的参与，甚至还有研究发现神经系统也参与了粘连的形成，其中巨噬细胞、淋巴细胞、单核细胞等炎性细胞大量增加，刺激TGF-β等炎性细胞因子的释放，促进了成纤维细胞的增殖。同时巨噬细胞和单核细胞以自分泌和旁分泌的方式分泌TNF-a、IL-6，诱导抗原特性T、B淋巴细胞增殖和分化，促进中性粒细胞趋化，分泌细胞黏附分子1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子1(VCAM-1)等，多种细胞核因子的参与，共同形成炎症级联反应。在药物治疗上，除不良反应外，单纯的化学抗炎药已不能满足临床患者的需求。近年来，在中医理论指导下,大量的临床经验及研究数据表明，中药及其提取物防治腹腔粘连有着明显的特色和疗效。菝葜又名金刚藤，其药用部位为百合科植物菝葜(Smilax china L.)的干燥根茎，收载于2015年版《中国药典》一部，具有利湿去浊、祛风除痹、解毒散瘀的功效，可用于小便淋浊，带下量多，风湿痹痛，疔疮痈肿等症，中医临床主要用于治疗盆腔炎、附件炎、包块等妇科疾病。现代药理学研究表明，菝葜提取物具有明显的抗炎作用。因此，如何高效促进创口愈合，同时避免出现创口粘连，仍是本领域亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种防粘连复合材料及其制备方法和应用，该复合材料能够促进创面上皮化，防止创口粘连。

本发明还提出上述防粘连复合材料的制备方法及其应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种防粘连复合材料，包括纳米纤维膜，所述纳米纤维膜的上、下表面设有药物缓释控制涂层，所述纳米纤维膜中含有菝葜提取物。

根据本发明的第一方面，具有如下的优异效果：

本发明的防粘连复合材料具有涂层-纳米纤维膜-涂层的三明治结构，具有良好的力学性能和药物缓释效果。其中，纳米纤维膜赋予复合材料良好的力学性能，而且纳米纤维膜中的纳米级孔隙有利于气体之间的交换，促进创口愈合；菝葜提取物能够加快创面上皮化进程，促进创面修复，形成的瘢痕平整，防止创口粘连。涂覆于纳米纤维膜上下表面的药物缓释控制涂层能够进一步改善药物的缓释效果和提高复合材料的力学性能。

优选地，所述防粘连复合材料的厚度为1.0～3.0mm，更优选1.0～2.5mm。

优选地，所述纳米纤维膜的纤维直径为300～500nm，更优选300～450nm，进一步优选378nm左右。

优选地，所述纳米纤维膜的原料还包括可降解材料。

优选地，所述可降解材料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)，聚乳酸(PLA)、聚乙二醇、聚己内酯(PCL)中的至少一种。

优选地，所述可降解材料与菝葜提取物的质量比为1：1～4，更优选1：1.2～3，进一步优选1：1.6～2.6。

优选地，所述纳米纤维膜的原料包括如下质量份的原料：

可降解材料 5～30份；

菝葜提取物 10～80份。

优选地，所述纳米纤维膜的原料包括如下质量份的原料：

可降解材料 12～25份；

菝葜提取物 20～65份。

优选地，所述纳米纤维膜的原料的余量为溶剂，所述溶剂为四氢呋喃(DMF)、丙酮、二甲基亚砜、乙醇中的至少一种。

优选地，所述纳米纤维膜由静电纺丝加工得到。

优选地，所述纳米纤维膜的制备方法为：将纳米纤维膜的制备原料混合得到纺丝液，静电纺丝得到所述的纳米纤维膜。

优选地，所述静电纺丝的纺丝电压为16～20kV，更优选12～18kV，进一步优选18kV左右。

优选地，所述静电纺丝的接受距离为14～18cm，更优选15cm左右。

优选地，所述静电纺丝的纺丝速率为2～10mL/h，更优选3～7mL/h，进一步优选7mL/h。

优选地，所述纺丝针头为内径22G的纺丝针头。

优选地，所述纺丝液还包括溶剂；所述可降解材料与溶剂混合，超声分散后加入菝葜提取物，加热溶解，得到所述纺丝液。

优选地，所述超声分散的时间为20～80min，更优选30～60min。

优选地，所述加热溶解的温度为30～100℃，更优选37～80℃。

优选地，所述静电纺丝前还包括对纺丝液进行静置消泡。

优选地，所述涂层包括羧甲基纤维素钠、凡士林、丝素蛋白、玉米淀粉、透明质酸。羧甲基纤维素钠的加入提高复合材料的水接触角，使得复合材料能够黏附在创口处同时，便于后续复合材料与创口分离，更换复合材料，促进创面的愈合。

优选地，所述药物缓释控制涂层包括如下质量份的组分：

羧甲基纤维素钠 5～40份；

凡士林 2～15份；

丝素蛋白 2～15份；

玉米淀粉 1～10份；

透明质酸 10～40份。

优选地，所述药物缓释控制涂层包括如下质量份的组分：

羧甲基纤维素钠 10～35份；

凡士林 2～10份；

丝素蛋白 4～10份；

玉米淀粉 2～9份；

透明质酸 15～35份。

优选地，所述药物缓释控制涂层包括如下质量份的组分：

羧甲基纤维素钠 15～30份；

凡士林 5～9份；

丝素蛋白 5～8份；

玉米淀粉 2～7份；

透明质酸 18～25份。

优选地，所述药物缓释控制涂层的余量为溶剂，所述溶剂包括水、乙醇、丙醇中的至少一种。

优选地，所述药物缓释控制涂层的余量为水。

本发明的第二方面，提出上述防粘连复合材料的制备方法，包括如下步骤：将所述药物缓释控制涂层涂覆于所述纳米纤维膜上、下表面，固化后得到所述防粘连复合材料。

优选地，所述制备方法还包括将所述药物缓释控制涂层的各组分混合，混合的转速为100～500r/min，更优选100～300r/min；所述混合时间为20～80min，更优选30～65min。

优选地，所述制备方法还包括对防粘连复合材料进行冷冻干燥，所述冷冻干燥的时间为20～50h，更优选24～48h。

优选地，所述将药物缓释控制涂层涂覆于所述纳米纤维膜上、下表面具体为，将纳米纤维膜置于平底容器中，将涂层滚涂到纳米纤维膜的表面，固化后，再将涂层滚涂到纳米纤维膜的另一表面，固化后得到复合材料。

优选地，所述药物缓释控制涂层的涂布量为0.1～0.2mL/cm²，更优选0.1～0.15mL/cm²，进一步优选0.13～0.14mL/cm²。所述涂布量为复合材料上下表面药物缓释控制涂层两层的用量。

本发明的第三方面，所述防粘连复合材料在制备医用敷料、医用防粘连材料中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用静电纺丝技术与涂层技术的结合，制得涂层-纳米纤维膜-涂层的三明治结构，具有很好的力学性能和药物缓释效果。通过将菝葜提取物与可降解高分子材料混合进行静电纺丝，制备得到的纳米纤维膜赋予复合材料良好的力学性能；同时还具有纳米级孔径，有利于气体之间的交换，提高复合材料的透气性，载有菝葜提取物的防粘连复合材料具有较大的比表面积和孔隙结构，创面边缘的上皮细胞可以沿着纤维支架爬行生长，同时菝葜提取物能够加速创面的上皮化进程，促进创面修复，形成的瘢痕平整度，防止创口粘连。纳米纤维膜上下表面的涂层可以进一步改善复合材料的药物缓释性能和力学性能。

2、本发明的制备方法简单，效率高、容易实现工业化生产。

3、本发明的防粘连复合材料可用于制备医用敷料、医用防粘连材料。由于本发明的复合材料具有良好的力学性能、加速上皮化进程等优点，制备得到的医用敷料、医用防粘连材料能够促进创面修复，防止创口粘连。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为实施例1和对比例1制备的纳米纤维膜的SEM图和直径分布图，a为未负载菝葜提取物的纳米纤维膜，b为负载菝葜提取物后的纳米纤维膜，c为未负载菝葜提取物的纳米纤维膜的纤维直径分布图，d为负载菝葜提取物后的纳米纤维膜的纤维直径分布图；

图2为不同静电纺丝的电压对纳米纤维膜的纤维直径的影响；

图3为不同静电纺丝的纺丝速率对纳米纤维膜的纤维直径的影响；

图4为实施例1和对比例1制备的复合膜的RGR结果统计图，a为对比例1复合膜的RGR结果统计图，b为实施例1复合膜的RGR结果统计结果图；

图5为本发明实施例1的HE染色切片图，a为正常组，b为实验组，c为空白组。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例制备了一种含菝葜提取物的防粘连复合膜，各组分的用量如表1。

表1实施例1各原料的用量比(质量份)

所述含菝葜提取物的防粘连复合膜的制备方法如下：

(1)载菝葜提取物纳米纤维膜的制备：以DMF为溶剂，加入PLGA，并超声分散30min，超声完成之后在混合溶液里加入菝葜提取物，放入加热磁力搅拌器中60℃下搅拌至完全溶解，均匀之后得到PLGA/菝葜提取物混合纺丝液；静置消泡后，注入注射器中，设置纺丝电压18kV、接收距离15cm、纺丝速率7mL/h，选用内径22G的纺丝针头在标准温湿度条件下纺丝；

(2)涂层溶液的制备：以水为溶剂，加入羧甲基纤维素钠、丝素蛋白、玉米淀粉、透明质酸。常温下以200r/min的转速混合30～65min，得到均匀的熔融状物质，真空条件下进行脱泡，得水胶状的混合物；

(3)含菝葜提取物的复合膜的制备：将步骤(1)的纳米纤维膜平整的置于聚四氟乙烯材质的平底容器中，然后用涂布滚轴将步骤(2)的胶状混合物均匀涂抹于膜上，此面干燥后，反面进行相同涂层处理。将得到的三明治结构的复合膜至于冷冻干燥机中，干燥48小时，即得到含菝葜提取物的防粘连复合膜。

实施例2

本实施例制备了一种含菝葜提取物的防粘连复合膜，各组分的用量如表2，具体过程与实施例1类似。

表2实施例2各原料的用量比(质量份)

实施例3

本实施例制备了一种含菝葜提取物的防粘连复合膜，各组分的用量如表3，具体过程与实施例1类似。

表3实施例3各原料的用量比(质量份)

实施例4

本实施例制备了一种含菝葜提取物的防粘连复合膜，各组分的用量如表4，具体过程与实施例1类似。

表4实施例4各原料的用量比(质量份)

对比例1

本对比例制备了一种不含菝葜提取物的防粘连复合膜，与实施例1的区别在于：制备纳米纤维膜过程中省去菝葜提取物，即本对比例的防粘连复合膜不载菝葜提取物，具体过程与实施例1类似。

试验例

测试了实施例1～4和对比例1制备的防粘连复合膜，以及实施例1和对比例1制备的纳米纤维膜的性能。

(1)表面形貌观察

剪取小块制样，经喷金处理后，使用扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)(HITACHTSU1510)对其表面形貌进行观察。利用Adobe Acrobat 7.0Professional软件测量纤维直径，每个样品随机选取100～200根纤维测量，最后计算纤维的平均直径和标准差系数(CV值)从而得到纤维直径分布。

图1为实施例1和对比例1制备的纳米纤维膜的SEM图和直径分布图，由图1a未负载菝葜提取物的纳米纤维膜以及图1c未负载菝葜提取物后的纳米纤维膜的纤维直径分布图可知，未负载菝葜提取物的纺丝液静电纺丝后得到纳米纤维表面光滑，没有串珠，纤维直径为(145±59)nm。由图1b负载菝葜提取物的纳米纤维膜以及图1d负载菝葜提取物后的纳米纤维膜的纤维直径分布图可知，负载菝葜提取物后的纳米纤维膜虽然肉眼观察到的纤维膜平整光滑，扫描电镜下可以观察到负载菝葜提取物后的纤维出现溶胀现象，纤维直径为(378±71)nm，说明静电纺丝后的纳米纤维膜成功负载菝葜提取物；而且纳米纤维膜含有大量纳米级孔隙，能够有效改善复合膜的透气性。

(2)静电纺丝参数的影响

由图2可知，在12～18kV范围内，静电纺丝过程中纤维没有液滴珠粒形成，纤维交叉处没有粘连，说明毛细管喷丝头简短形成了稳定的泰勒锥，能够稳定的喷丝，当电压达到21kV时，尖端偶有火花出现，无法进行稳定喷丝，因此优选静电纺丝的电压为12～18kV，进一步优选18kV左右。

图3反映了不同静电纺丝的纺丝速率对纳米纤维膜的纤维直径的影响，随着纺丝速率的增加，纤维直径增加。主要是因为速率的增加，会缩短溶剂挥发和纤维干燥的时间。

(3)生物相容性

选取DMEM培养基作为浸提介质，根据《GB/T 16886.12-2005/ISO 10993-12:2002医疗器械生物学评价第12部分：样品制备与参照样品》标准，将灭菌(酒精浸泡1h和紫外照射2h)后的未载药的复合膜和负载菝葜提取物的复合膜按3、6、9cm²/mL裁剪分别浸入DMEM培养基，置5％CO₂、37℃培养箱中浸提24h和72h，制备低浓度、中浓度、高浓度的材料浸提液。将两组实验材料24h、72h的浸提液作为实验材料组，DMEM培养基作为阴性对照组，进行L929细胞培养。然后根据《GB/T 16175-1996，医用有机硅材料生物评价实验方法》，采用MTT法进行细胞毒性检测，使用全自动酶标仪以570nm为测定波长，测量各孔的光密度(opticaldensity，OD)值，实验数据采用SPSS13.0统计软件包进行数据处理分析，以均数±标准差表示。采用t检验进行统计学差异比较，P<0.05为有统计学意义。计算得到的相对生长速率(relative growth rate，RGR)来评定材料的细胞毒性等级，使用Origin软件绘制相对生长速率图，RGR的计算如下：RGR(％)＝实验材料组均值/阴性对照组均值×100％。

表5未载药组(对比例1)和负载提取物组(实施例1)不同浓度浸提液中细胞OD值

注：**与未载菝葜提取物组比较，P＜0.01

从表5和图4可以看出，未载药和负载提取物的复合膜RGB均>75％，提示未载药和负载药物的复合膜均无细胞毒性。表5为未载药组和负载菝葜提取物组的不同浓度浸提液在细胞培养24h和72h后的吸光值比较，从表中可看出，细胞培养24h各浓度和培养72h后中浓度的两组间吸光值差异无统计学意义(P>0.05)。细胞培养72h后，与未载菝葜提取物组相比，负载菝葜提取物组低浓度组、高浓度组吸光值均有明显差异(P<0.01)，这可能是由于菝葜提取物的释放可以促进细胞增殖，促进创口愈合，而不同浓度的材料浸提液所释放的药物含量为细胞的生长提供了不同的生存条件。

(4)力学性能和水接触角

将纤维膜切分成宽10mm、长50mm的矩形条。根据国家标准GB/T1040.1-2006，使用INSTRON材料力学性能分析仪(英国Instron公司)进行薄膜的拉伸测试。在室温环境进行单轴拉伸测试(n＝6)。使用1500g测力传感器测试支架，其初始标距长度为20mm，测试速度为5mm/min直至失效。根据应力应变曲线计算断裂伸长率和拉伸强度。

表6防粘连复合膜的性能

从表6可知，相较于单纯的载菝葜提取物纳米纤维膜(无上下表面涂层)，本发明实施例制备得到的复合膜的拉伸强度明显增大，拉伸强度可达8.25MPa；水接触角也增大，涂覆涂层后复合膜的疏水性增大，能够保证复合膜作为敷料能够黏附在创口处的同时，实现后续敷料能够从创口中取下进行定期更换；而上下表面无涂层的纳米纤维膜由于创口粘液、以及纳米纤维膜较强的亲水性，使得纳米纤维膜与创口粘接过强，作为敷料后续无法进行定期更换，不利于创口的愈合，强行更换易造成创口的二次伤害。

由本发明实施例1～4，随着PLGA、羧甲基纤维素钠含量的增加，拉伸强度增加，但是实施例3的断裂伸长率小于实施例2，主要是因为透明质酸含量增加，会使涂层延展性减小。

(5)创面瘢痕

测试方法为采用组织HE染色法为：选取健康大鼠，设置皮肤损伤创面，涂覆实施例1的防粘连复合膜(实验组)，并设置了正常组和空白组，7天后进行大体观察。对修复组织进行大体观察后，以4％多聚甲醛固定样品24h后，冲洗样本；以乙醇梯度法对组织样品行进行脱水处理；处理后的组织样品放入二甲苯液体中行透明处理；将处理后的标本竖面切开，并将样品切薄以利于包蜡，观察样品。

如图5a～图5c所示，正常皮肤的胶原排列非常整齐，空白对照组的排列混乱，而实验组的皮肤胶原基本排列整齐。结合文献报道，修复后的真皮的胶原排列越整齐，越不易形成疤痕，因此，本发明制备的防粘连复合膜能够促进创口愈合的同时，有效预防疤痕的产生。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种防粘连复合材料，其特征在于：所述复合材料包括纳米纤维膜，所述纳米纤维膜的上、下表面设有药物缓释控制涂层，所述纳米纤维膜中含有菝葜提取物。

2.根据权利要求1所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述防粘连复合材料的厚度为1.0～3.0mm。

3.根据权利要求1所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述纳米纤维膜的原料还包括可降解材料。

4.根据权利要求3所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述纳米纤维膜的原料包括如下质量份的原料：

可降解材料5～30份；

菝葜提取物10～80份。

5.根据权利要求1-4任一项所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述纳米纤维膜的制备方法为：将纳米纤维膜的制备原料混合得到纺丝液，静电纺丝得到所述的纳米纤维膜。

6.根据权利要求5所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝电压为16～20kV。

7.根据权利要求5所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述静电纺丝的纺丝速率为5～10mL/h。

8.根据权利要求1所述的防粘连复合材料，其特征在于：所述涂层包括如下质量份的组分：

羧甲基纤维素钠5～40份；

凡士林2～15份；

丝素蛋白2～15份；

玉米淀粉1～10份；

透明质酸10～40份。

9.权利要求1～8任一项所述的防粘连复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述药物缓释控制涂层涂覆于纳米纤维膜的上下表面，固化后得到所述的防粘连复合材料。

10.权利要求1～8任一项所述的防粘连复合材料在制备医用敷料、医用防粘连材料中的应用。

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