CN117180493A - 一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117180493A CN117180493A CN202311468640.0A CN202311468640A CN117180493A CN 117180493 A CN117180493 A CN 117180493A CN 202311468640 A CN202311468640 A CN 202311468640A CN 117180493 A CN117180493 A CN 117180493A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chitosan
- composite hydrogel
- hydrogel dressing
- weight percent
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 120
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 210000001808 exosome Anatomy 0.000 claims abstract description 60
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims abstract description 46
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 47
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims description 12
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000023597 hemostasis Effects 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 claims 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 19
- 230000037314 wound repair Effects 0.000 abstract description 9
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 abstract description 8
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 abstract description 8
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 abstract description 6
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 abstract description 6
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 abstract description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 22
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 22
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 17
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 102100024616 Platelet endothelial cell adhesion molecule Human genes 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 9
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 9
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 6
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000005199 ultracentrifugation Methods 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 5
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 5
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 4
- 210000003606 umbilical vein Anatomy 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 206010063560 Excessive granulation tissue Diseases 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 3
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 3
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 210000001126 granulation tissue Anatomy 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 2
- 241000295644 Staphylococcaceae Species 0.000 description 2
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000011532 immunohistochemical staining Methods 0.000 description 2
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 2
- MZOFCQQQCNRIBI-VMXHOPILSA-N (3s)-4-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(1s)-1-carboxy-2-hydroxyethyl]amino]-4-methyl-1-oxopentan-2-yl]amino]-5-(diaminomethylideneamino)-1-oxopentan-2-yl]amino]-3-[[2-[[(2s)-2,6-diaminohexanoyl]amino]acetyl]amino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound OC[C@@H](C(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCN=C(N)N)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@@H](N)CCCCN MZOFCQQQCNRIBI-VMXHOPILSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000003777 Interleukin-1 beta Human genes 0.000 description 1
- 108090000193 Interleukin-1 beta Proteins 0.000 description 1
- 241001529936 Murinae Species 0.000 description 1
- 206010029113 Neovascularisation Diseases 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 108060008682 Tumor Necrosis Factor Proteins 0.000 description 1
- 102000000852 Tumor Necrosis Factor-alpha Human genes 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000007490 hematoxylin and eosin (H&E) staining Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 231100000957 no side effect Toxicity 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000000770 proinflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000036573 scar formation Effects 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明涉及医用敷料技术领域,具体为一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用,复合水凝胶敷料包括有效成分和水,有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖1.5‑2.5wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.05‑0.5wt%和二氧化钛0.0005‑0.002wt%;其中,壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.05‑0.2wt%,外泌体在复合水凝胶敷料中的含量为0.0005‑0.002wt%。本发明通过有机外泌体成分与无机生物活性玻璃成分和二氧化钛的协同作用,有效促进血管和胶原蛋白的新生及细胞迁移,同时在二氧化钛较少用量的情况下实现优异的抗菌作用,显著降低成本,便于在创面修复领域推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及医用敷料技术领域,尤其涉及一种用于创面修复的复合水凝胶敷料及其制备方法和应用。
背景技术
水凝胶是目前最常用的创面修复敷料之一。其使用方便,可塑性强,成分功能明确。水凝胶对创面的修复具有良好的促进作用。可提供充足的养分和氧气,有利于肉芽组织的新生。抗菌和促进血管和肉芽组织新生是水凝胶敷料的主要促进创面修复的机制。间充质干细胞来源的外泌体在创面修复中可以发挥其抗炎,促进血管新生,促进内皮细胞增殖和迁移的作用。生物活性玻璃因其为无机盐成分,广泛用于骨再生的研究与应用。对软组织同样具有良好的促进细胞增殖和迁移的效果。
由于促愈合的有效成分不同,目前市场上的水凝胶对创面修复的效果各异。水凝胶敷料的有效成分一般以促进细胞增殖或迁移以及抗菌为主。对于促进创面愈合,单一成分的促愈合效果有限,复合材料可以发挥互补的优势。对于大部分难愈性创面(如糖尿病伤口等),抑菌作用显得尤为重要。专利CN110975000A公开了一种抗菌改性外泌体烧创伤促愈生物敷料的制备和用途。由细胞来源的外泌体结合广谱抗菌剂,得到改性外泌体。将改性外泌体负载到非对称性壳聚糖多孔保湿敷料中。该敷料中壳聚糖、吸水性分子、外泌体和抗菌剂的重量比为:(40~60):(20~40):(5~20):(1~10)。该敷料虽然具有广谱抗菌作用,能够促进血管和神经修复以及创面愈合。但该敷料中外泌体和抗菌剂用量大,成本高,不利于推广应用。
因此,有必要提供一种有效成分用量少,且创面修复及抗菌作用优异的复合水凝胶敷料及其制备方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用,通过有机外泌体成分与无机生物活性玻璃成分和二氧化钛的协同作用,有效促进血管和胶原蛋白的新生及细胞迁移,同时在二氧化钛较少用量的情况下实现优异的抗菌作用,显著降低成本。
为实现上述目的,第一方面,本发明提供一种复合水凝胶敷料,所述复合水凝胶敷料包括有效成分和水,所述有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖1.5-2.5wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.05-0.5wt%和二氧化钛0.0005-0.002wt%;其中,所述壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.05-0.2wt%,所述外泌体在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.0005-0.002wt%。
进一步的,所述有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖1.8-2.2wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.08-0.15wt%和二氧化钛0.0008-0.0015wt%;其中,所述壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.08-0.15wt%,所述外泌体在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.0008-0.0015wt%。
优选地,所述有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖2wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.1wt%和二氧化钛0.001wt%;其中,所述壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.1wt%,所述外泌体在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.001wt%。
本发明百分比浓度一般指有效成分与水的质量体积比,即克/毫升。
间充质干细胞衍生的外泌体和生物活性玻璃均具有促进血管新生和细胞迁移的作用。二氧化钛对成纤维细胞和内皮细胞具有良好的黏附力,同时还具有出色的抑菌作用。将三者与羧甲基壳聚糖基体复合得到的水凝胶敷料,在各有效成分含量远低于现有技术的情况下,抗菌和创口修复效果仍能达到现有技术相当或者更优的水平,经济价值和应用价值可观,便于推广应用。
第二方面,本发明提供一种以上所述的复合水凝胶敷料的制备方法,包括:将羧甲基壳聚糖溶于去离子水中,得到羧甲基壳聚糖水凝胶;将负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃和二氧化钛加入到所述羧甲基壳聚糖水凝胶中,混合均匀得到复合水凝胶敷料。
羧甲基壳聚糖溶于纯水中,作为水凝胶的基础成分;壳聚糖颗粒负载间充质干细胞来源的外泌体,具有抗炎,促进血管新生,促进细胞迁移的作用。壳聚糖纳米颗粒具有抗炎、抗菌的作用,其为阳离子聚合物,对外泌体具有吸附作用。而且其存在可以延长外泌体的有效性。生物活性玻璃具有抗炎,促进血管新生,促进细胞增殖和迁移的作用。二氧化钛主要作用为抑菌,研究显示二氧化钛在本发明敷料中的抑菌效果优于锌离子和铜离子,因此可显著降低其用量。
细胞实验结果表明,过量的生物活性玻璃和二氧化钛对组织愈合有抑制作用。而适量的浓度可以发挥明确的促愈合效果,且不会出现负面影响。
进一步的,所述二氧化钛的平均粒径为10-40nm,例如为10、20、25、30、40nm,优选为20nm。
进一步的,所述负载外泌体的壳聚糖颗粒的制备方法包括:将壳聚糖溶于乙酸的水溶液中,并将pH值调至4.6~4.8,得到壳聚糖溶液;然后滴加三聚磷酸钠溶液,混合均匀后,离心,向沉淀中加入去离子水,得到壳聚糖颗粒溶液;将外泌体外泌体加入到壳聚糖颗粒溶液中混合均匀,得到负载外泌体的壳聚糖颗粒。
进一步的,所述壳聚糖为黏度在400-600mPa.s的高黏度壳聚糖;利用高黏度壳聚糖更易形成壳聚糖颗粒,进而有助于负载外泌体。
进一步的,所述乙酸的水溶液中,乙酸含量为0.8-1.2wt%,优选为1wt%,所述pH值采用0.5-1.5mol/L的氢氧化钠溶液调节,优选采用1mol/L的氢氧化钠溶液调节。
进一步的,所述壳聚糖溶液的浓度为0.2-0.3wt%,优选为0.25wt%,所述三聚磷酸钠溶液的浓度为0.05-0.15wt%,优选为1wt%。
进一步的,所述壳聚糖溶液与所述三聚磷酸钠溶液的体积比为(2-4):1,优选为3:1。
进一步的,所述外泌体来源于间充质干细胞。
进一步的,还包括:将所述复合水凝胶敷料灭菌后进行封装,或者先冻干,使用时再添加去离子水得到复合水凝胶敷料。去离子水添加量按上述复合水凝胶敷料的组成配比添加。本发明得到的为一种水凝胶状态的敷料,其有效成分用量少,效果好,可显著降低创面修复的成本。
在一些具体实施方式中,复合水凝胶敷料的制备方法包括:
将羧甲基壳聚糖粉末称重,按照每2克羧甲基壳聚糖溶于100ml去离子水中,搅拌至充分溶解,备用;
壳聚糖纳米颗粒的制备:取0.25g高黏度壳聚糖(400-600mPa.s)溶于100ml的1%乙酸,用磁力搅拌器搅拌至充分溶解。用1N(1mol/L)氢氧化钠溶液将pH值调至4.6~4.8;然后边搅拌边用移液器滴加0.1%三聚磷酸钠,至体积比为(壳聚糖溶液:三聚磷酸钠溶液=3:1),得到含有壳聚糖纳米颗粒的浊液。然后2000g离心力离心10分钟,去掉上清液,沉淀用原体积5%(5ml)的去离子水重悬并超声,得到壳聚糖颗粒溶液。
外泌体制备:用超速离心法将间充质干细胞的细胞培养液进行超速离心,方法为:300g,10min;2000g,10min;16500g,20min,最后100000g离心70min。将获得的外泌体用BCA法进行浓度检测。
将外泌体加入到壳聚糖纳米颗粒溶液中,然后将二者混合液加入到2%羧甲基壳聚糖水凝胶中,混匀。
加入生物活性玻璃:称取0.1g生物活性玻璃,将其加入100ml羧甲基壳聚糖溶液中,得到含有生物活性玻璃的混合溶液,且其终浓度为0.1%。
加入二氧化钛纳米颗粒,称取0.001g直径约为20nm的二氧化钛颗粒,加入到100ml羧甲基壳聚糖复合水凝胶中,使其终浓度为0.001%。
最后,得到复合水凝胶敷料(含2%羧甲基壳聚糖,0.1%壳聚糖颗粒,10ug/ml外泌体,0.1%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛),灭菌后,进行封装。封装后的水凝胶可直接用于各种皮肤伤口的愈合。为了获得更长的保质期,本水凝胶敷料亦可冻干后室温保存。冻干后的敷料,在使用前需要添加去离子水,使其快速恢复生物活性。
第三方面,本发明提供一种以上所述的复合水凝胶敷料或以上任一项所述的制备方法得到的复合水凝胶敷料的应用,所述复合水凝胶敷料用于创面的止血、抗菌或修复。
本发明的有益效果如下:
1、本发明提供的复合水凝胶敷料,通过有机外泌体成分与无机生物活性玻璃成分和二氧化钛的协同作用,能够促进血管新生和细胞迁移,二氧化钛对成纤维细胞和内皮细胞具有良好的黏附力,同时还具有出色的抑菌作用,同时在各组分协同作用下,显著降低有效成分的用量。
2、本复合水凝胶敷料通过调节伤口处炎症因子的含量改善伤口处炎症微环境,促进内皮细胞和成纤维细胞增殖和迁移,抑制促炎因子IL-1β,TNF-α等表达,抑制大肠杆菌,葡萄球菌等细菌的繁殖,促进微血管新生,促进胶原蛋白的新生。改善新生肉芽组织的细胞比例,且本敷料无副作用。可广泛用于全层皮肤缺损,糖尿病伤口以及烧烫伤等创面的修复,且用于烧伤,烫伤等伤口有较明显的抑制瘢痕形成的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不同处理组对人脐静脉血管内皮细胞和小鼠成纤维细胞在1天,3天和5天的细胞活力的影响;
图2为实施例及对比例的抗菌性能实验结果图;
图3为动物实验操作及取材示意图;
图4为不同处理组代表性伤口愈合图片(A)及伤口愈合残留面积(B);
图5为不同处理组在伤后第7天和第14天的HE染色,箭头指示为新生血管;
图6为不同时间点不同处理方式的伤口愈合曲线(A)和第14天瘢痕残留伤口宽度(B),p<0.05; />p<0.01;
图7为伤后第7天,马松染色检测各组伤口处胶原蛋白分布情况,(n=3), p<0.05; />p<0.01;
图8为不同处理组在伤后第7天和第14天的免疫组化染色,A为第7天的CD31和α-SMA染色,B为第7天CD31对应的血管数量和α-SMA表达情况,C为第14天的CD31和α-SMA染色,D为第14天CD31对应的血管数量和α-SMA表达情况。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
本发明实施例所用材料来源如下:
细胞:人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs),鼠成纤维细胞(L-929);
动物C57小鼠,由斯贝福提供。
实施例1
本实施例水凝胶敷料的制备方法如下:
将羧甲基壳聚糖粉末称重,按照每2克羧甲基壳聚糖溶于100ml去离子水中,搅拌至充分溶解,得到2%的羧甲基壳聚糖水凝胶,备用;
壳聚糖纳米颗粒的制备:取0.25g高黏度壳聚糖(400-600m.PS)溶于100ml的1%乙酸,用磁力搅拌器搅拌至充分溶解。用1N(1mol/L)氢氧化钠溶液将pH值调至4.6~4.8;然后边搅拌边用移液器滴加0.1%三聚磷酸钠,至体积比为(壳聚糖溶液:三聚磷酸钠溶液=3:1),得到含有壳聚糖纳米颗粒的浊液。然后2000×g离心10分钟,去掉上清液,沉淀用原体积的5%的去离子水重悬并超声,得到壳聚糖颗粒溶液。
外泌体的制备:用超速离心法将间充质干细胞的细胞培养液进行超速离心,方法为:300g,2000g,16500g,最后100000g 70min。将获得的外泌体用BCA法进行浓度检测。
按最终敷料中外泌体含量为10ug/ml,壳聚糖颗粒含量为0.1%,将外泌体加入到壳聚糖纳米颗粒溶液中,然后将二者混合液加入到2%羧甲基壳聚糖水凝胶中,混匀。
加入生物活性玻璃:称取0.1g生物活性玻璃,将其加入100ml羧甲基壳聚糖溶液中,得到含有生物活性玻璃的混合溶液且其终浓度为0.1%。
加入二氧化钛纳米颗粒。称取0.001g直径约为20nm的二氧化钛颗粒。加入到100ml羧甲基壳聚糖复合水凝胶中,使其终浓度为0.001%。
最后,得到复合水凝胶敷料(含2%羧甲基壳聚糖,0.1%壳聚糖颗粒,10ug/ml外泌体,0.1%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛),灭菌后,进行封装(密封到无菌的容器中进行保存)。
实施例2
与实施例1相比不同之处在于,复合水凝胶敷料的组成为:含2%羧甲基壳聚糖,0.1%壳聚糖颗粒,10ug/ml外泌体,0.5%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛。制备方法与实施例1相同,在此不再赘述。
实施例3
与实施例1相比不同之处在于,复合水凝胶敷料的组成为:含2%羧甲基壳聚糖,0.1%壳聚糖颗粒,10ug/ml外泌体,0.05%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛。制备方法与实施例1相同,在此不再赘述。
对比例1
将羧甲基壳聚糖粉末称重,按照每2克羧甲基壳聚糖溶于100ml去离子水中,搅拌至充分溶解,得到2%的羧甲基壳聚糖水凝胶。
对比例2
对比例2的制备方法如下:
将羧甲基壳聚糖粉末称重,按照每2克羧甲基壳聚糖溶于100ml去离子水中,搅拌至充分溶解,得到2%的羧甲基壳聚糖水凝胶,备用;
壳聚糖纳米颗粒的制备:取0.25g高黏度壳聚糖(400-600m.PS)溶于100ml的1%乙酸,用磁力搅拌器搅拌至充分溶解。用1N(1mol/L) 氢氧化钠溶液将pH值调至4.6~4.8;然后边搅拌边用移液器滴加0.1%三聚磷酸钠,至体积比为(壳聚糖溶液:三聚磷酸钠溶液=3:1),得到含有壳聚糖纳米颗粒的浊液。然后2000×g离心10分钟,去掉上清液,沉淀用原体积的5%的去离子水重悬并超声,得到壳聚糖颗粒溶液。
外泌体的制备:用超速离心法将间充质干细胞的细胞培养液进行超速离心,方法为:300g,2000g,16500g,最后100000g离心70min。将获得的外泌体用BCA法进行浓度检测。
按最终敷料中外泌体含量为10ug/ml,壳聚糖颗粒含量为0.1%,将外泌体加入到壳聚糖纳米颗粒溶液中,然后将二者混合液加入到2%羧甲基壳聚糖水凝胶中,混匀,得到水凝胶敷料(2%羧甲基壳聚糖水凝胶+0.1%壳聚糖纳米颗粒+10ug/ml外泌体)。
1)细胞实验
将细胞分为三组,分别采用实施例1及对比例1和2的水凝胶敷料中有效成分(不包含羧甲基壳聚糖)的有效浓度对细胞进行处理。对比例1为阴性对照,即向培养孔中添加等体积的PBS缓冲液。对比例2为培养基中加入终浓度为10ug/ml的外泌体和0.1%的壳聚糖纳米颗粒;实施例1为终浓度为10ug/ml的外泌体,0.1%的壳聚糖纳米颗粒,0.1%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛。
图1为不同处理组对人脐静脉血管内皮细胞和小鼠成纤维细胞在1天、3天和5天的细胞活力的影响。纵轴为吸光度值。(n=3), p<0.05; />p<0.01。可以看出,实施例1处理时,人脐静脉血管内皮细胞和小鼠成纤维细胞的活力最高,壳聚糖纳米颗粒+外泌体组(对比例2)的细胞活力略低于实施例1,说明生物活性玻璃和二氧化钛的加入有助于细胞活力的提高。
2)抗菌实验
通过菌落形成单元(CFU)评估复合水凝胶的抗菌活性。具体操作方法为:
1.大肠杆菌(E.coli)和葡萄球菌(S.aureus)生长在含有3g/L牛肉提取物,5g/L蛋白胨和15g/L琼脂的营养琼脂中。分别取单克隆进行培养12h后,对细菌进行计数,用培养基稀释菌落浓度至1000cfu/ml。
2.将水凝胶通过0.22μm过滤器过滤除菌后,各取1ml均匀涂在LB营养琼脂板上。对比例1为无菌PBS对照,对比例2为2%羧甲基壳聚糖水凝胶(含终浓度为10 ug/ml的外泌体和0.1%的壳聚糖纳米颗粒),实施例1为2%羧甲基壳聚糖水凝胶(含终浓度为10ug/ml的外泌体+0.1%的壳聚糖纳米颗粒,0.1%生物活性玻璃,0.001%二氧化钛),用细胞刮板将水凝胶均匀的涂敷在培养板上,在超净台中晾干后备用。
3.取1ml浓度为1000cfu/ml的大肠杆菌(或葡萄球菌)培养物滴到相应组别的培养皿中,然后用细胞刮板将培养物均匀的涂在培养板的表面。
4.将处理好的培养板置于37°C下孵育12小时。
5.通过计数琼脂平板上的菌落来确定CFU,并评估每组的抗菌效果。
实验结果如图2所示,可以看出,实施例1所得水凝胶敷料的抗菌性明显优于对比例2(未加生物活性玻璃和二氧化钛),说明在本发明的配方下,通过生物活性玻璃和少量的二氧化钛能够产生极好的抗菌作用。
3)不同处理方式对全层皮肤缺损的影响
取小鼠50只,雄性,体重18-22g,平均分为5组,分别采用实施例1-3及对比例1和2的水凝胶敷料进行处理。用直径10mm的环钻在小鼠背部做出皮肤缺损模型,按照图3中的时间点进行相应的操作。其中,各组使用的敷料即为各实施例和对比例制备的灭菌后的复合水凝胶敷料。
表1 各组在伤后7天和14天的伤口残留面积(%)
从表1及图4可以看出,实施例1的愈合效果优于实施例2和实施例3。可见,在本发明的水凝胶敷料配方下,生物活性玻璃的浓度为0.1%时,愈合效果最好,浓度过高或过低愈合效果均会降低。因此,本发明既能实现良好的抗菌和促进伤口愈合作用,又能降低有效成分用量,从而降低成本,便于推广应用。
从图5可以看出,实施例1处理的伤口,在伤后第7天和第14天的新生血管含量最多(箭头指示为新生血管)。
图6为不同时间点不同处理方式的伤口愈合曲线(A)和第14天瘢痕残留伤口宽度(B),p<0.05; />p<0.01。可以看出,实施例1的愈合效果最好,速度最快。
图7为伤后第7天,马松染色检测各组伤口处胶原蛋白分布情况,(n=3), p<0.05; />p<0.01。可以看出,实施例1的伤口处胶原蛋白含量明显高于对比例1和2。
图8为不同处理组在伤后第7天和第14天的免疫组化染色,A为第7天的CD31和α-SMA染色,B为第7天CD31对应的血管数量和α-SMA表达情况。C为第14天的CD31和α-SMA染色,D为第14天CD31对应的血管数量和α-SMA表达情况。(n=3),p<0.05; />p<0.01。
通过以上细胞实验和动物实验结果对比,可以看出,实施例1(2%羧甲基壳聚糖水凝胶+0.1%壳聚糖纳米颗粒+10ug/ml外泌体+0.1生物活性玻璃+0.001%二氧化钛组成的复合水凝胶敷料)处理7天和14天后,CD31对应的血管数量和α-SMA表达情况均优于对照组和实验组1,综合效果最好,说明生物活性玻璃和少量的二氧化钛的联用能够促进伤口愈合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种复合水凝胶敷料,其特征在于,所述复合水凝胶敷料包括有效成分和水,所述有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖1.5-2.5wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.05-0.5wt%和二氧化钛0.0005-0.002wt%;其中,所述壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.05-0.2wt%,所述外泌体在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.0005-0.002wt%。
2.根据权利要求1所述的复合水凝胶敷料,其特征在于,所述有效成分按质量百分数包括:羧甲基壳聚糖1.8-2.2wt%、负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃0.08-0.15wt%和二氧化钛0.0008-0.0015wt%;其中,所述壳聚糖颗粒在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.08-0.15wt%,所述外泌体在所述复合水凝胶敷料中的含量为0.0008-0.0015wt%。
3.一种权利要求1或2所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,包括:将羧甲基壳聚糖溶于去离子水中,得到羧甲基壳聚糖水凝胶;将负载外泌体的壳聚糖颗粒、生物活性玻璃和二氧化钛加入到所述羧甲基壳聚糖水凝胶中,混合均匀得到复合水凝胶敷料。
4.根据权利要求3所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述二氧化钛的平均粒径为10-40nm。
5.根据权利要求3所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述负载外泌体的壳聚糖颗粒的制备方法包括:将壳聚糖溶于乙酸的水溶液中,并将pH值调至4.6~4.8,得到壳聚糖溶液;然后滴加三聚磷酸钠溶液,混合均匀后,离心,向沉淀中加入去离子水,得到壳聚糖颗粒溶液;将脐带间充质干细胞衍生的外泌体加入到壳聚糖颗粒溶液中混合均匀,得到负载外泌体的壳聚糖颗粒。
6.根据权利要求5所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖为黏度在400-600m.Pas的高黏度壳聚糖;
和/或,所述乙酸的水溶液中,乙酸含量为0.8-1.2wt%,所述pH值采用0.5-1.5mol/L的氢氧化钠溶液调节。
7.根据权利要求5所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖溶液的浓度为0.2-0.3wt%,所述三聚磷酸钠溶液的浓度为0.05-0.15wt%。
8.根据权利要求3所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖溶液与所述三聚磷酸钠溶液的体积比为(2-4):1。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,还包括:将所述复合水凝胶敷料灭菌后进行封装,或者先冻干,使用时再添加去离子水得到复合水凝胶敷料。
10.一种权利要求1或2所述的复合水凝胶敷料或权利要求3-9中任一项所述的制备方法得到的复合水凝胶敷料的应用,其特征在于,所述复合水凝胶敷料用于创面的止血、抗菌或修复。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311468640.0A CN117180493B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311468640.0A CN117180493B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117180493A true CN117180493A (zh) | 2023-12-08 |
CN117180493B CN117180493B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=88985437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311468640.0A Active CN117180493B (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117180493B (zh) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103006700A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 常州倍尔生生物科技有限公司 | pH缓冲生物活性玻璃及其制备方法和用途 |
CN105963771A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 广东泰宝医疗科技股份有限公司 | 一种含生物活性成分的医用敷料及其制备方法 |
WO2017145167A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | Nobio Ltd. | Micro and nanoparticulate compositions comprising anti-microbially active groups |
CN109481374A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-03-19 | 苏州绿叶日用品有限公司 | 生物活性玻璃包裹颗粒在口腔护理产品中的应用 |
CN110051691A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-26 | 张家港蓝智生物科技有限公司 | 一种具备美白功效的冷凝胶及冷敷贴 |
WO2019217547A1 (en) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | H. Lee Moffitt Cancer Center And Research Institute Inc. | Bioengineering tertiary lymphoid structures using chitosan-based hydrogels |
CN114369441A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种多酚基医用组织胶黏剂、制备方法及应用 |
CN115252892A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-11-01 | 点云生物(杭州)有限公司 | 一种改性生物活性玻璃骨填充材料及其制备方法和应用 |
CN115429931A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-06 | 山东爱基康健康科技有限公司 | 一种包含外泌体的壳聚糖水凝胶敷料及其制备方法 |
CN115997760A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-04-25 | 北京汉氏联合生物技术股份有限公司 | 一种外泌体凝胶及其制备方法 |
CN219021921U (zh) * | 2022-04-01 | 2023-05-16 | 中南大学湘雅三医院 | 一种敷料 |
CN116688222A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-05 | 暨南大学附属第一医院(广州华侨医院) | 一种基于乏氧外泌体的智能响应水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311468640.0A patent/CN117180493B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103006700A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 常州倍尔生生物科技有限公司 | pH缓冲生物活性玻璃及其制备方法和用途 |
WO2017145167A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | Nobio Ltd. | Micro and nanoparticulate compositions comprising anti-microbially active groups |
CN105963771A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 广东泰宝医疗科技股份有限公司 | 一种含生物活性成分的医用敷料及其制备方法 |
CN110051691A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-26 | 张家港蓝智生物科技有限公司 | 一种具备美白功效的冷凝胶及冷敷贴 |
WO2019217547A1 (en) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | H. Lee Moffitt Cancer Center And Research Institute Inc. | Bioengineering tertiary lymphoid structures using chitosan-based hydrogels |
CN109481374A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-03-19 | 苏州绿叶日用品有限公司 | 生物活性玻璃包裹颗粒在口腔护理产品中的应用 |
CN114369441A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-19 | 哈尔滨工程大学 | 一种多酚基医用组织胶黏剂、制备方法及应用 |
CN219021921U (zh) * | 2022-04-01 | 2023-05-16 | 中南大学湘雅三医院 | 一种敷料 |
CN115252892A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-11-01 | 点云生物(杭州)有限公司 | 一种改性生物活性玻璃骨填充材料及其制备方法和应用 |
CN115429931A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-06 | 山东爱基康健康科技有限公司 | 一种包含外泌体的壳聚糖水凝胶敷料及其制备方法 |
CN115997760A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-04-25 | 北京汉氏联合生物技术股份有限公司 | 一种外泌体凝胶及其制备方法 |
CN116688222A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-09-05 | 暨南大学附属第一医院(广州华侨医院) | 一种基于乏氧外泌体的智能响应水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
朱锦涛等: "《生物医用高分子在皮肤疾病诊疗和健康中的应用 双语版》", 华中科技大学出版社, pages: 261 * |
柯林楠;冯晓明;王春仁;: "医用敷料研究的现状与进展", 中国组织工程研究与临床康复, no. 03 * |
王华明;王江;: "壳聚糖伤口敷料的研究进展", 华南热带农业大学学报, no. 02 * |
邹俊东;刘定坤;杨楠;王谜;刘志辉;: "生物活性玻璃/壳聚糖复合材料在生物医学领域的应用", 国际口腔医学杂志, no. 01 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117180493B (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | A near-infrared light-responsive multifunctional nanocomposite hydrogel for efficient and synergistic antibacterial wound therapy and healing promotion | |
Zhu et al. | Enhanced healing activity of burn wound infection by a dextran-HA hydrogel enriched with sanguinarine | |
CN110448722B (zh) | 一种可注射含单宁酸的温敏复合抗菌水凝胶材料及其制备和应用 | |
Kargozar et al. | Using bioactive glasses in the management of burns | |
Shu et al. | Functional hydrogel dressings for treatment of burn wounds | |
Politano et al. | Use of silver in the prevention and treatment of infections: silver review | |
CA2343223C (en) | Anti-inflammatory and antimicrobial uses for bioactive glass compositions | |
KR101506621B1 (ko) | 인시츄 형성된 하이드로겔 상처 드레싱 및 생체물질 그리고 그들의 사용 | |
WO2019091150A1 (zh) | 一种藻酸盐创面修复敷料及其制备方法 | |
US20040228905A1 (en) | Anti-inflammatory and antimicrobial uses for bioactive glass compositions | |
Joshi Navare et al. | Needle-injectable microcomposite cryogel scaffolds with antimicrobial properties | |
Wang et al. | Bioceramic materials with ion‐mediated multifunctionality for wound healing | |
CN107496449A (zh) | 一种具有止血、杀菌功能的纳米酶止血剂及其应用 | |
AU2011330855B2 (en) | Compositions with antibacterial and wound healing activity | |
Shi et al. | Recent progresses of collagen dressings for chronic skin wound healing | |
Qiu et al. | From hemostasis to proliferation: Accelerating the infected wound healing through a comprehensive repair strategy based on GA/OKGM hydrogel loaded with MXene@ TiO2 nanosheets | |
Chen et al. | Alginate based photothermal cryogels boost ferrous-supply for enhanced antibacterial chemodynamic therapy and accelerated wound healing | |
RU2699362C2 (ru) | Композиция на основе наночастиц диоксида церия и полисахаридов бурых водорослей для лечения ран | |
Liu et al. | Tailored biomedical materials for wound healing | |
Fan et al. | SB216763-loaded multifunctional copper-doped bioglass 3D printed scaffold promotes wound healing and functional skin regeneration | |
CN117180493B (zh) | 一种复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 | |
Ren et al. | An Antibacterial, Conductive Nanocomposite Hydrogel Coupled with Electrical Stimulation for Accelerated Wound Healing | |
CN111991417A (zh) | 一种具有生理响应性的次氯酸凝胶及其在皮肤创面中的应用 | |
CN115584034B (zh) | 一种用于伤口修复的可注射水凝胶材料及其制备方法 | |
CN115317514B (zh) | PAA-CaO2NPs纳米喷雾及其制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |