CN115785480A - 一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶及其制备方法和在制备用于修复皮肤缺损的药物或支架中的应用。制备方法包括步骤：(1)将黄芩素和海藻酸钠按质量比1:2～20溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液A，使得其中黄芩素的质量浓度不大于5mg/ml，海藻酸钠的质量分数约为10mg/ml；(2)将硼酸溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液B，所述溶液B中硼酸的质量浓度不小于5mg/ml；(3)在超声及不断搅拌下，按所述溶液B逐滴滴加到溶液A中，并调节最终溶液的pH值在6–8之间，并继续反应2–4小时，得到所述具有流动性、易降解的黄芩素复合水凝胶。

Description

一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶及其制备方法 和应用

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤作为人体面积最大的器官，是保护机体免遭外部侵害的重要屏障，由各种意外造成的皮肤急性损伤和疾病导致的皮肤缺损，是临床的常见病、多发病。如果受损的皮肤不能及时地得到修复，创面很容易受到感染，甚至演变成慢性伤口，这会给患者的健康带来威胁，给患者造成巨大的心理压力和经济负担，严重影响生活质量。

皮肤的创面愈合是一个复杂、连续而且高度协调的生理过程，人们将这一过程的分成三个阶段：止血炎症期、新组织形成和细胞外基质(ECM)重塑，三个阶段并不是相互孤立的，而是互有交叉。在皮肤创伤愈合的过程中，多种细胞及细胞因子参与到这个过程，这其中包含了细胞增殖、细胞分化、细胞迁移等多个细胞生物学的过程。这些细胞与细胞因子之间相互联系，相互影响，在皮肤愈合的不同阶段发挥着不同的作用，使皮肤伤口可以更好的愈合。

在创面的治疗方面，有药物治疗、酶清创疗法、电刺激等等。在药物治疗创伤的过程中，选择合适的给药载体非常重要。水凝胶作为药物载体有着独特优势。水凝胶可以吸收伤口渗液，创造一个湿润的创面环境，为创面的愈合提供一个良好的环境，有利于加速创面的愈合，是比较理想的用于创伤治疗的制剂。皮肤的受损使机体受微生物尤其是细菌的感染几率大增。对于一种良好的皮肤创伤修复治疗，要求其要迅速封闭创面，促进细胞的增殖和组织生长，降低感染发生的可能性。因此，提供一种适用于皮肤创伤修复的具有流动性和降解性的水凝胶对于创面的愈合将十分有效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，制备得到的黄芩素复合水凝胶具有流动性和降解性，应用于修复皮肤缺损的药物或支架，适用于皮肤伤口等的修复。

本发明提供如下技术方案：

一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将黄芩素和海藻酸钠溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液A；

(2)将硼酸溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液B；

(3)在超声及不断搅拌下，将溶液B逐滴滴加到溶液A中，反应得到黄芩素复合水凝胶。

作为优选，所述的制备方法中选择PBS溶液，可以更好的模拟生理条件，更快的用做皮肤缺损修复。

在步骤(1)中，所述黄芩素和海藻酸钠的投料比为1:2～20；溶液A中黄芩素的质量浓度不大于5mg/ml，海藻酸钠的质量浓度为10mg/ml。

在步骤(2)中，所述溶液B中硼酸的质量浓度不小于5mg/ml。

在步骤(3)中，所述溶液A与溶液B的体积比为1:1。通过对溶液A、溶液B的混合体积比的限定间接控制了黄芩素、海藻酸钠在溶液A中的浓度不至于过高，黄芩素、硼酸的浓度过高会在后续反应中引发沉淀，导致得到的凝胶不够澄清透明，而海藻酸钠浓度过高则会导致最终得到的黄芩素复合水凝胶的流动性变差。

在步骤(3)中，将溶液B逐滴滴加到溶液A后调节pH值在6–8之间，并继续反应2–4小时，以保证反应充分。优选地，最终制得溶液的酸碱性在中性左右(7左右)，使得到的产物不会因过酸或过碱的毒性而无法用于制备皮肤修复的药物。

本发明以特定比例的黄芩素、海藻酸钠和硼酸为原料，严格控制黄芩素和硼酸的浓度，在上述特定制备流程(逐滴滴加结合超声等)下可以更加充分利用氢键的可逆性，制备得到具有更好的流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶。

黄芩素主要存在于黄芩中，具有抗血小板凝集的作用，并对皮肤表面的金黄色葡萄球菌等具有抑制作用。硼酸具有润滑性、粘附性和抗炎的作用，并保函大量的羟基。能够与黄芩素中的羟基和海藻酸钠中的羧基形成较为稳定的氢键，最终制备得到具有流动性性、抗菌性和降解性的生物凝胶，并用做皮肤伤口的修复。

本发明提供的制备方法操作简单、原料易得、成本低廉、易于重复，所得水凝胶为澄清透明的凝胶状物质，具有一定的流动性、抗菌性、优异的生物降解性能和较高的修复能力，特别适用于皮肤伤口等的修复。

本发明还提供了一种根据上述制备方法得到的具有流动性、易降解的黄芩素复合水凝胶。

所述具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶澄清透明，为凝胶状物质，并具有一定的流动性、粘附性、生物相容性、可降解性和抗菌性等。相对于其它的水凝胶材料，其粘附性更好，更有利于吸收。

本发明还提供了一种黄芩素复合水凝胶在在制备用于修复皮肤缺损的药物或支架的产品中的应用。

本发明提供的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶，采用的原料为小分子，链长较短，氢键作用小，粘附作用强，更易于粘附并释放到伤口区域，便于被伤口吸收，从而可以更好的用于伤口组织的修复，达到高效修复的目的。

本发明提供的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶可以完全降解，并促进骨髓间充质干细胞(MSC)的增殖，具有良好的生物相容性；能粘附在皮肤表面，用于伤口再生；具有抗菌作用，能有效抑制不利于皮肤修复的相关细菌；可以有效实现皮肤组织的完全修复，形成表皮，真皮和皮下组织，并恢复皮肤的各项相关功能。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：

(1)本发明利用具有羟基的硼酸和黄芩素与具有羧基的海藻酸钠的氢键作用得到了所述具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶：黄芩素复合水凝胶具有较好的流动性，可以用做各种形状的皮肤缺损；黄芩素复合水凝胶具有较好的降解性，可以在皮肤表面很快降解，用于快速的皮肤缺损再生；黄芩素复合水凝胶具有较好的抗菌性，可以有效抑制受损皮肤表面的有害菌群，更好的用做染菌的皮肤伤口修复；硼酸和黄芩素与海藻酸钠的氢键作用较弱，因此可得到可逆的复合凝胶，鉴于这种可逆作用，本发明提供的黄芩素复合水凝胶作用于皮肤组织以后，可以快速降解并释放出有效成分，达到快速修复的目的；由于本发明所用的黄芩素、硼酸和海藻酸钠均为可完全吸收的材料，这也是本发明的优势及其修复性能好的原因之一。

(2)本发明提供的制备方法操作简单，原料易得，无污染，易于重复和工业化应用。

(3)本发明制备得到的黄芩素复合水凝胶为澄清透明的凝胶状物质，具有良好的流动性、粘附性、生物相容性、可降解性和抗菌性等，可以作为高效的修复皮肤伤口的药物。

附图说明

图1为实施例1制备得到的黄芩素复合水凝胶的流动性照片，图中标尺：1cm；

图2为应用例1的黄芩素复合水凝胶在降解3，6，12，18，24小时后的降解比率图；

图3为应用例2的黄芩素复合水凝胶的生物相容性测试结果；

图4为应用例2的黄芩素复合水凝胶抑制细菌生长的照片，图中标尺：1cm(A，C，E，G)，2μm(B，D，F，H)；

图5为应用例4的黄芩素复合水凝胶促进皮肤修复的照片，图中标尺：2mm。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

本发明使用的黄芩素复合水凝胶为现制现用，多余的黄芩素复合水凝胶于4℃保存。

实施例1

(1)将100mg黄芩素和200mg海藻酸钠在搅拌条件下溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液A，使其中黄芩素的质量浓度为5mg/ml，海藻酸钠的质量浓度为10mg/ml。

(2)取100mg硼酸溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液B，使其中硼酸的质量浓度为5mg/ml。

(3)在搅拌条件以及超声振动条件下，将20ml溶液B逐滴加入到20ml溶液A中，并调节混合溶液pH值在7.4左右，并继续搅拌3小时，最终得到具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶。

如图1所示，本实施例制备的黄芩素复合水凝胶为澄清透明的凝胶状物质，具有较好的流动性。

如图2所示，黄芩素复合水凝胶在PBS溶液中降解24小时后，基本可以完全降解。

实施例2

(1)将50mg黄芩素和200mg海藻酸钠在搅拌条件下溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液A，使其中黄芩素的质量浓度为2.5mg/ml，海藻酸钠的质量浓度为10mg/ml。

(2)取100mg硼酸溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液B，使其中硼酸的质量浓度为5mg/ml。

(3)在搅拌条件以及超声振动条件下，将20ml溶液B逐滴加入到20ml溶液A中，并调节混合溶液pH值在7.4左右，并继续搅拌3小时，最终得到具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶。

实施例3

(1)将10mg黄芩素和200mg海藻酸钠在搅拌条件下溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液A，使其中黄芩素的质量浓度为0.5mg/ml，海藻酸钠的质量浓度为10mg/ml。

(2)取100mg硼酸溶于20ml去离子水或PBS溶液中得到溶液B，使其中硼酸的质量浓度为5mg/ml。

(3)在搅拌条件以及超声振动条件下，将20ml溶液B逐滴加入到20ml溶液A中，并调节混合溶液pH值在7.4左右，并继续搅拌3小时，最终得到具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶。

应用例1黄芩素复合水凝胶对MSC细胞的生物相容性情况

1、将100μg实施例1的黄芩素复合水凝胶铺到96孔板底部作为实验组，空白的96孔板作为对照组。将实验组和对照组分别在紫外灯照射杀菌后，加入培养基，并将MSC细胞种植于孔板中，培养板放置于37℃包含5％二氧化碳的加湿空气中培养，培养液隔一天换一次。培养1、3和5天后，用CCK8分析细胞的生长情况，结果如图3所示。

图3为实验组和对照组分别培养1、3和5天以后的细胞图。可以看出，实验组的细胞数量与对照组的细胞数相近，表明实施例1制备的黄芩素复合水凝胶具有较好的细胞相容性。

应用例2黄芩素复合水凝胶的抗菌效果

将10mg实施例1的水凝胶分散到10ml PBS溶液中并灭菌作为实验组，对照组为不添加任何材料的10ml PBS溶液。10μl细菌分别加入到实验组和对照组中，并于37℃培养12小时。之后，100μl PBS溶液加入到样本中悬浮存活的细菌，并继续孵育24小时后，记录存活的细菌数。

图4中的A为大肠杆菌用材料处理前的细菌照片，图4中的C为用材料处理后大肠杆菌的照片。图4中的E为金黄色葡萄球菌用材料处理前的细菌照片，图4中的G为用材料处理后金黄色葡萄球菌的照片。从图4看出，对照组的细菌数量较多，而实验组的细菌数量较少，几乎没有细菌剩余。

从扫描电子显微镜的微观角度观察金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的形态和材料处理前后的细菌数量变化如图4中的B、D、F和H所示。从图图4中的B、D、F和H看出，大肠杆菌为杆状细菌，金黄色葡萄球菌为球形细菌。对照组的细菌几乎较多，实验组的扫描电镜结果显示，视野内几乎没有细菌存在。

应用例3黄芩素复合水凝胶对皮肤缺损的修复情况

实施例1的水凝胶为实验组，对照组为不添加任何材料。

如图5所示，裸鼠表面的缺损约为8毫米左右，经过4天修复后，实验组的缺损与对照组相比明显减小。8天后，实验组和对照组的伤口修复情况明显缓解。12天以后，实验组的伤口缺损基本完全修复。而对照组的缺损依然较为明显，表明水凝胶材料有较好的修复效果。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将黄芩素和海藻酸钠溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液A；

(2)将硼酸溶于去离子水或PBS溶液中得到溶液B；

(3)在超声及不断搅拌下，将溶液B逐滴滴加到溶液A中，反应得到黄芩素复合水凝胶。

2.根据权利要求1所述的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述黄芩素和海藻酸钠的投料比为1:2～20；溶液A中黄芩素的质量浓度不大于5mg/ml，海藻酸钠的质量浓度为10mg/ml。

3.根据权利要求1所述的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述溶液B中硼酸的质量浓度不小于5mg/ml。

4.根据权利要求1所述的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述溶液A与溶液B的体积比为1:1。

5.根据权利要求1所述的具有流动性和降解性的黄芩素复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，将溶液B逐滴滴加到溶液A后调节pH值在6–8之间，并继续反应2–4小时。

6.一种权利要求1-5任一项所述的制备方法得到的具有流动性、易降解的黄芩素复合水凝胶。

7.一种权利要求6所述的黄芩素复合水凝胶在在制备用于修复皮肤缺损的药物或支架的产品中的应用。

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