CN116212100A - 用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，组成及配比为：丙烯酸0.1～1g、丙烯酰胺0.5～3g、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺1～5mg以及催化剂5～50mg，本发明具有湿粘附性强、力学性能优异、稳定性好的特点，能够清除过氧化物促进组织再生修复，一种敷料的制备方法，其具体步骤为：S1、取丙烯酸和丙烯酰胺加入到水溶液中，搅拌均匀得到混合溶液，随后向其中加入N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺，得到溶液A；S2、向溶液A中加入催化剂，混合均匀后，向其中加入过硫酸铵以引发自由基聚合，得到用于糖尿病口腔溃疡的特异性黏附水凝胶，制备方法简便，通过非共价交联反应一步合成，无需繁琐的修饰路线，且原料简单易得，制备成本低。

Description

用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料及制备方法
技术领域
本发明属于医疗技术领域，具体涉及用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料及制备方法。
背景技术
超过30％的成人因口腔溃疡、创伤和牙颌面手术而患有口腔伤口，生活质量受到严重影响。通常情况下，口腔黏膜组织在受伤后会有一个加速愈合的过程，包括再上皮化、组织增殖和组织重塑。与皮肤组织不同，口腔黏膜组织为非角化组织，在愈合过程中较少出现炎症反应，自我修复过程较短。然而，当患有某些系统性疾病，特别是糖尿病时，由于全身高血糖，高氧化应激压力，造成局部炎症反应加剧，口腔黏膜伤口的愈合进程大大减慢。
目前针对这种情况的医疗干预措施包括胶原源性伤口敷料、局部血糖控制、纤维素海绵和外源性生物活性因子，如表皮生长因子(EGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的应用。然而，这些临床治疗方法要么费用昂贵，要么无法有效地调节机体免疫状态。
抗氧化酶活性可以缓解局部炎症进展，被认为是护理糖尿病伤口的理想方法，因此具有良好活性氧清除能力的口腔敷料可能是治疗糖尿病患者口腔伤口的理想材料。传统的方法主要集中在添加外源性抗氧化剂，包括葛根素、雷公藤红素和木质素-银纳米颗粒。然而，它们的长期效果仍然难以捉摸，可能削弱整个系统的紧密性和粘合性。
此外，糖尿病患者常见慢性不愈合的伤口，长期的炎症状态会形成伤口局部酸性微环境，不利于目前商用口腔粘合剂的黏附和稳定。另一方面，口腔内潮湿、动态和不稳定的环境，包括唾液的持续冲洗以及外源性食物和饮料的浸泡，使敷料在创面的持久黏附和保留更加困难。
当前已有部分用于口腔伤口保护的药剂，包括粉末和薄膜，但粘附性和稳定性不足，在口腔中可能会被冲走或降解，不能长期、有效地发挥促进伤口愈合的作用。目前的粘合剂，包括生物胶和树脂基敷料，由于其毒性、不稳定、粘结性弱和操作不便等缺点，在口腔伤口上的应用受到限制。
如授权公告号为CN105561289B的发明所公开的一种用于治疗口腔溃疡的药物制剂，组成及配比为：丙氨酰谷氨酰胺5～10份，呱仑酸钠0.02～0.05份，茶多酚5～10份，尿囊素5～10份，薄荷脑1～2份，高分子凝胶材料1～25份，生物粘附剂0.1～5份；高分子成膜材料1～15份，上述技术方案能够迅速减轻患部疼痛、疗效确切并能长时间粘附于溃疡表面保护创面、缓慢释放药物、刺激性小、生物相容性良好且具有兼顾口腔溃疡治疗，但是其抗氧化仿生作用不佳，无法清除高糖环境下产生的过量的活性氧，缓解局部氧化应激压力，同时其粘附力不强，在糖尿病患者的口腔伤口处粘附力不强，治疗效果不佳，为此我们提出用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料及制备方法，具有湿粘附性强、力学性能优异、稳定性好的特点，而且具有抗氧化酶活性，能够清除过氧化物促进组织再生修复。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，组成及配比为：丙烯酸0.1～1g、丙烯酰胺0.5～3g、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺1～5mg以及催化剂5～50mg。
优选的，所述催化剂为四甲基乙二胺(TEMED)或邻苯二酚-金属络合物。
优选的，作为所述催化剂的邻苯二酚-金属络合物是将过渡金属和含邻苯二酚基团物质按浓度比为1:(0.5～5)mg/mL混合得到。
优选的，所述过渡金属为铁、钴、铬、锰、镍、铜和锌中的一种，溶液浓度为5～50mg/mL。
优选的，所述含邻苯二酚基团的物质为多巴胺、单宁酸和茶多酚中的一种，溶液浓度为5～50mg/mL。
一种用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：其具体步骤为：
S1、取丙烯酸和丙烯酰胺加入到水溶液中，搅拌均匀得到混合溶液，随后向其中加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，得到溶液A，其中，丙烯酸、丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(0.1～1)g:(0.5～3)g:(1～5)mg；
S2、向溶液A中加入催化剂，混合均匀后，向其中加入过硫酸铵以引发自由基聚合，得到用于糖尿病口腔溃疡的特异性黏附水凝胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的水凝胶具有抗氧化酶活性的仿生作用，能够通过释放单宁酸清除高糖环境下产生的过量的活性氧，并增强超氧化物歧化酶和过氧化氢酶在细胞中的表达，缓解局部氧化应激压力。
(2)本发明的水凝胶具有免疫调节的作用，能够诱导M1促炎型巨噬细胞转变为M2促修复型，同时减少中性粒细胞浸润，重塑促修复的免疫微环境。
(3)本发明的水凝胶具有优异的粘附性，对糖尿病患者潮湿、微酸环境下的口腔创面有较强的黏附力和保护作用。Fe-TA的加入增加了水凝胶中多酚基团的含量，多酚基团与粘膜表面蛋白质的硫醇和氨基之间有较强的结合亲和力，使得水凝胶的界面粘附性和内聚性显著增强。特别地，水凝胶在糖尿病伤口局部较低的pH条件下表现出更强的粘附力，由于炎症创面羧基含量增加，导致羧基和H+之间的氢键增强，以及在系统中的羧基和组织表面的氨基之间静电相互作用增强。
(4)本发明的水凝胶具有优异的机械性能，能够适应口内复杂的动态环境，抵抗唾液、食物等的持续浸泡和冲洗，保持长期附着和稳定，发挥保护口腔伤口的作用。随着Fe-TA浓度的增加，水凝胶的交联密度增强，使G’和G”升高，同时氢键和静电相互作用增强，进一步加强了凝胶的拉伸强度和压缩强度。
(5)本发明的水凝胶具有良好的剪切变稀的特性和自修复性。这使得复合凝胶有良好的可注射性，可以根据伤口的情况调节其大小和形状，同时能够抵御口腔环境中各种物理和化学损伤，延长其使用寿命。
(6)本发明的水凝胶制备方法简便，通过非共价交联反应一步合成，无需繁琐的修饰路线，且原料简单易得，制备成本低。
附图说明
图1本实施例中水凝胶样品的扫描电镜图。
图2为实施例1-4的复合水凝胶的黏附强度对比图。
图3为实施例4水凝胶FeTA-10在不同pH条件下的黏附强度图。
图4为本发明所用的水凝胶黏附强度检测装置实物图。
图5为本发明水凝胶FeTA-10与猪皮组织黏附的电镜图。
图6为人成纤维细胞与本发明制备的P(AM-AA)和Fe-TA@P(AM-AA)水凝胶浸提液在高糖环境下共培养48h后的活/死细胞染色图。
图7为糖尿病大鼠口腔粘膜HE切片图。
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。
实施例1，请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，组成及配比为：丙烯酸0.1～1g、丙烯酰胺0.5～3g、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺1～5mg以及催化剂5～50mg(1)称取0.5g丙烯酸和1.5g丙烯酰胺溶于8.5mL去离子水中，搅拌待完全溶解后，向其中加入1mL浓度为20mg/mL的MBA溶液，得到溶液A。
(2)在通风橱内将20μL四甲基乙二胺(TEMED)催化剂加入到溶液A中，搅拌均匀后，向其中加入0.03g过硫酸铵，继续搅拌混合均匀，静置几分钟即可得到黏附水凝胶(P(AM-AA))。
实施例2
与实施例1的区别在于：改变步骤(2)的催化剂类别，其他条件与实施例1相同。具体地：
(1)称取0.5g丙烯酸和1.5g丙烯酰胺溶于6.5mL去离子水中，搅拌待完全溶解后，向其中加入1mL浓度为20mg/mL的MBA溶液，得到溶液A。
(2)称取0.2g单宁酸和0.05g无水氯化铁分别溶于10mL去离子水中，各取1mL混合均匀后，得到单宁酸-铁络合物催化剂。将其加入到溶液A中，搅拌均匀后，向其中加入0.03g过硫酸铵，继续搅拌混合均匀，静置几分钟即可得到黏附水凝胶(FeTA-5)。
实施例3
改变步骤(2)的铁离子含量，其他条件与实施例2相同。具体地：
(1)称取0.5g丙烯酸和1.5g丙烯酰胺溶于6.5mL去离子水中，搅拌待完全溶解后，向其中加入1mL浓度为20mg/mL的MBA溶液，得到溶液A。
(2)称取0.2g单宁酸和0.2g无水氯化铁分别溶于10mL去离子水中，各取1mL混合均匀后，得到单宁酸-铁络合物催化剂。将其加入到溶液A中，搅拌均匀后，向其中加入0.03g过硫酸铵，继续搅拌混合均匀，静置几分钟即可得到黏附水凝胶(FeTA-20)。
实施例4
改变步骤(2)的铁离子含量，其他条件与实施例2相同。具体地：
(1)称取0.5g丙烯酸和1.5g丙烯酰胺溶于6.5mL去离子水中，搅拌待完全溶解后，向其中加入1mL浓度为20mg/mL的MBA溶液，得到溶液A。
(2)称取0.2g单宁酸和0.1g无水氯化铁分别溶于10mL去离子水中，各取1mL混合均匀后，得到单宁酸-铁络合物催化剂。将其加入到溶液A中，搅拌均匀后，向其中加入0.03g过硫酸铵，继续搅拌混合均匀，静置几分钟即可得到黏附水凝胶(FeTA-10)。
从图1中可以看出制备的水凝胶具有大量相互连接的孔结构，并且与P(AM-AA)水凝胶相比，含有Fe-TA的复合凝胶孔径更小更均匀。表明水凝胶能够储存大量水分并能够保持完整的形状，在承担促进细胞生长和营养转运作用的同时，还为细胞的进一步粘附提供合适的微环境，从而促进伤口修复。
图2为实施例1-4的复合水凝胶的黏附强度对比。从图2中可以看出，铁离子的加入增强了水凝胶的黏附性能，并且实施例4样品FeTA-10展示出最强的黏附性能，达到了45kPa。表明该复合水凝胶足以在口腔环境中为伤口提供物理屏障保护，从而促进口腔溃疡的愈合。
从图3中可以看出，随着pH值的降低，复合水凝胶的粘附显著增强。表明该水凝胶在局部炎症引起的酸性环境中仍有较好的黏附性能，即适用于糖尿病患者的口腔溃疡治疗。
从图5中可以看出，该水凝胶可完全黏附在组织上，并且贴合紧密。表明该复合水凝胶黏附性能良好，可以为伤口提供物理屏障保护，避免外界环境的刺激。
图6为人成纤维细胞与本发明制备的P(AM-AA)和Fe-TA@P(AM-AA)水凝胶浸提液在高糖环境下共培养48h后的活/死细胞染色图。该复合凝胶的细胞毒性是通过对人成纤维细胞的活/死细胞染色检测的。将人成纤维细胞接种在24孔板上，在葡萄糖浓度为450g/L的高糖环境下与该凝胶浸出液共培养48h，使用活细胞/死细胞双染试剂盒(懋康生物，上海，MX3012)进行染色并拍照分析。从图中可以看出，活/死细胞染色的结果没有明显差异，表明该复合水凝胶没有明显的细胞毒性，生物安全性良好。
实验例
以下为该水凝胶的动物实验。选用成年雄性Sprague-Dawley大鼠构建II型糖尿病模型，连续4-6周喂食高脂饲料，将链脲佐菌素(STZ)溶解在柠檬酸钠缓冲液中得到浓度为1％的STZ溶液，禁食12小时后向大鼠腹腔注射低剂量STZ溶液(30mg/kg)，注射后14天内大鼠空腹血糖值大于12mmol/L则认为II型糖尿病造模成功。口腔粘膜缺损模型：麻醉成功后，使用1.2mm球钻在上述糖尿病大鼠口腔腭粘膜两侧各造一个同样大小和深度(上皮和固有层)的缺损，对照组不做处理，凝胶治疗组在缺损表面覆盖实施例水凝胶FeTA-10。7天后处死大鼠，取缺损区组织做HE染色并拍照分析。
从图7中可以看出，凝胶治疗组粘膜缺损区域完全愈合，新生上皮角化层较厚，上皮钉突明显，而对照组粘膜缺损区域未完全愈合，新生上皮角化层较薄，无上皮钉突，表明该复合水凝胶可以促进糖尿病大鼠口腔粘膜缺损的愈合，具有修复糖尿病患者口腔创面的潜力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，其特征在于：组成及配比为：丙烯酸0.1～1g、丙烯酰胺0.5～3g、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺1～5mg以及催化剂5～50mg。
2.根据权利要求1所述的用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，其特征在于：所述催化剂为四甲基乙二胺(TEMED)或邻苯二酚-金属络合物。
3.根据权利要求2所述的用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，其特征在于：作为所述催化剂的邻苯二酚-金属络合物是将过渡金属和含邻苯二酚基团物质按浓度比为1:(0.5～5)mg/mL混合得到。
4.根据权利要求3所述的用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，其特征在于：所述过渡金属为铁、钴、铬、锰、镍、铜和锌中的一种，溶液浓度为5～50mg/mL。
5.根据权利要求3所述的用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料，其特征在于：所述含邻苯二酚基团的物质为多巴胺、单宁酸和茶多酚中的一种，溶液浓度为5～50mg/mL。
6.一种根据权利要求1所述用于治疗口腔创面的自修复抗氧化水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：其具体步骤为：
S1、取丙烯酸和丙烯酰胺加入到水溶液中，搅拌均匀得到混合溶液，随后向其中加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，得到溶液A，其中，丙烯酸、丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(0.1～1)g:(0.5～3)g:(1～5)mg；
S2、向溶液A中加入催化剂，混合均匀后，向其中加入过硫酸铵以引发自由基聚合，得到用于糖尿病口腔溃疡的特异性黏附水凝胶。
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