CN117398518B

CN117398518B - 一种琼脂糖水凝胶材料及其用途

Info

Publication number: CN117398518B
Application number: CN202311724709.1A
Authority: CN
Inventors: 姜丽娟; 刘倩; 刘洪霞; 刘丙林; 宋健; 李单丽; 张华栋; 左立; 张立伟
Original assignee: Xiangtan Geliwei Medical Technology Co ltd
Current assignee: Jinan Grandwil Medical Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-15
Filing date: 2023-12-15
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2043-12-15
Also published as: CN117398518A

Abstract

本发明涉及一种医学美容材料，其制备方法和用途，具体涉及一种注射用琼脂糖水凝胶材料，所述水凝胶材料在辐照灭菌时不会失水，能够使用低成本的辐照灭菌而无需在无菌条件下生产。本发明进一步提供了包含所述水凝胶材料的注射剂，所述注射剂能够用于医疗或医疗美容的皮下、皮内注射，起到组织填充的作用。

Description

一种琼脂糖水凝胶材料及其用途

技术领域

本发明涉及一种琼脂糖水凝胶材料，其制备方法和在医学美容、生物医疗技术领域的用途，本发明还进一步包括含有所述组合物的注射剂。

背景技术

注射美容是非手术整形美容的一种，近年来，轻医美因其简单化、安全化和年轻化备受人们青睐。该方法利用注射的形式将生物材料或人工合成的生物相容性好的材料注射入真皮层或皮下，可以帮助人们实现紧肤、除皱、面部微整形及面部年轻化。同时因其见效快、创口小，恢复期短、性价比高获得广大医美消费者的认可。

注射材料是注射美容的关键。目前市面上的注射材料大多为非自体组织注射物，如透明质酸、聚己内酯、左旋聚乳酸等。而透明质酸钠是最受欢迎的注射材料，但游离透明质酸钠在体内存留时间短，需要频繁注射才能保持其填充效果，且其主要发挥补水保湿的作用；因此大多是经过物理或化学交联的方法使分子量加大，由于交联剂的存在，不良反应率较高；同时若注射位置不当，透明质酸一旦进入血液，容易引起栓塞，造成失明、脑梗、心梗等严重后果，存在很大的安全隐患。在注射填充效果上，透明质酸钠具有亲水性，注射后会从组织中吸收水分，导致注射部分肿胀、馒化（鼓包），注射效果不尽人意。

琼脂糖是从红海藻中提取的天然多糖，是一种线性多聚物，该原料溶于热水，其水溶液在低温下可以形成凝胶。琼脂糖凝胶生物相容性好，在体内降解吸收良好，可以通过巨噬细胞吞噬和戊糖代谢途径吸收代谢，同时原料纯天然，无毒，不会产生异物反应或免疫系统反应。与其他凝胶相比，琼脂糖凝胶无亲水性，注射效果所见即所得，注射少量即可见明显的填充效果，且在体内比较稳定，塑形效果持久，也不会引起肿胀、馒化、过敏、排异反应等问题，是较优良的注射填充材料。

琼脂糖凝胶材料作为医美注射材料的缺点是，难以灭菌。现有的灭菌方法包括干热灭菌法、湿热(蒸汽)灭菌法、化学试剂灭菌法、辐照灭菌法、过滤除菌法等。

琼脂糖凝胶不耐高温，加热后容易溶于水，冷却后又会凝固成一整块凝胶，无法从容器中取出，更难以通过针管注射，并且凝胶加热融化时添加的羟基磷灰石等微球会沉淀，在包装容器中很难实现重悬，因此，难以使用通常的湿热、干热灭菌法。作为注射到体内的材料，为了防止残留，也无法使用乙醛、环氧乙烷等试剂来灭菌。使用辐照灭菌时，琼脂糖凝胶会失水（水分从凝胶中渗出），伴随体积缩小，粘弹性等物理性质发生不可控的改变。因此，目前规模化生产质量稳定的琼脂糖凝胶的方法仅有对溶液进行过滤除菌，然后进行无菌操作，成本过高且难以添加羟基磷灰石等微球。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中琼脂糖凝胶难以灭菌的缺陷。发明人在实验中意外发现添加一定量纤维素和/或纤维素衍生物的琼脂糖水凝胶材料在辐照灭菌时不失水，且辐照后物理性质特别是粘弹性几乎不发生改变，从而提供一种耐辐照的琼脂糖水凝胶材料。

本发明提供一种注射用琼脂糖水凝胶材料，所述水凝胶材料中的高分子框架包括琼脂糖和纤维素和/或纤维素衍生物，所述琼脂糖为未经化学交联的，含量为水凝胶的0.2%-10%wt，纤维素和/或纤维素衍生物的含量为水凝胶的0.2%-10%wt。

作为优选，所述水凝胶材料中琼脂糖的含量为0.5%-5%wt，纤维素和/或纤维素衍生物的含量为0.5%-6%wt。

作为示例，所述水凝胶材料中琼脂糖的重量为凝胶重量的0.2%、1%、1.5%、3%、3.5%、5.5%、8%、10%；纤维素和/或纤维素衍生物的重量为凝胶重量的0.2%、1%、1.5%、2%、3%、4%、6.5%、10%。

作为优选，所述纤维素衍生物的衍生基团含有亲水基团，所述纤维素衍生物是水溶性的，在37℃下的水中溶解度不低于0.5g。本发明的溶解度采用通常的含义，即物质在100g水中能够溶解的质量。

作为进一步的优选，所述亲水基团选自-OH、-NH₂、-COOH、-SO₂H、-SO₃H、-CHO、-CO-、-PO₃H或其药学上可接受的盐之中的一种或多种。

作为示例，所述纤维素衍生物选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氨基纤维素及其钠盐、钙盐、钾盐、铵盐、硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、醋酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、甲磺酸盐、苯磺酸盐、甲基苯磺酸盐、氨基酸盐、烟酸盐的一种或者多种。

所述水凝胶材料中还可以含有0-5%wt的透明质酸和/或透明质酸衍生物，所述透明质酸及其衍生物为透明质酸、改性的透明质酸、交联的透明质酸，或其药学上可接受的盐，作为示例，可以使用市场上容易获取的透明质酸钠。示例性的透明质酸和/或透明质酸衍生物的含量可以为0、1%wt、2%wt、3%wt、4%wt、5%wt。

作为优选，所述的水凝胶材料具有粘弹性，在频率为1Hz时Tanδ在0.05-0.6之间。

本发明进一步提供一种用于真皮层和/或皮下组织注射的注射剂，含有本发明所述的水凝胶材料。

作为优选，所述注射剂的凝胶为颗粒，所述颗粒的粒径范围D50为800μm以下。

本发明进一步提供一种制备所述的注射剂的方法，包括以下步骤：

（1）溶解：将琼脂糖和纤维素和/或纤维素衍生物在水中溶解，冷却生成水凝胶；

（2）制粒，灌装，灭菌。

溶解步骤中，还可以加入透明质酸和/或透明质酸衍生物，以制备含有透明质酸和/或透明质酸衍生物的水凝胶。

由于琼脂糖在热水中溶解度大，在低温中容易生成凝胶，因此使溶解温度高于冷却后的温度即容易制备水凝胶，为了节省时间，可以使用例如90-100℃的热水。各种物质的加入量可以根据期望得到的凝胶组成简单计算得出，加入的顺序没有特别要求，可以一起加入，也可以按照任意顺序加入。

制粒为水凝胶通过物理破碎的方式变成颗粒的过程，制粒后的凝胶粒径范围D50为800μm以下。

制粒后的水凝胶颗粒在压力下具有一定的流动性，可以通过常规的设备（例如生产透明质酸注射剂的设备）灌装到各种容器中，并在推挤下通过针头（参见说明书附图1和图2），示例性的容器可以为注射用瓶、袋或注射器。

灭菌时使用辐照灭菌，可参照《GB18280.2-2015医疗保健产品灭菌辐射第2部分：建立灭菌剂量》标准，使用伽马射线、贝塔射线灭菌。

本发明进一步提供所述的水凝胶材料或所述的注射剂在以下任一项中的用途：（1）填充增加组织容量，（2）矫正结构缺陷，（3）改善皮肤状态，所述结构缺陷包括不对称、轮廓畸形和容积缺损和其他影响外表结构美观的缺陷。

本发明还提供一种避免注射用琼脂糖水凝胶在辐照灭菌时失水的方法，所述水凝胶中的琼脂糖为未经化学交联的，含量为水凝胶的0.2%-10%wt，所述方法为，使琼脂糖凝胶中含有纤维素和/或纤维素衍生物，所述纤维素和/或纤维素衍生物的含量为水凝胶的0.2%-10%wt，从而水凝胶材料中的高分子框架包括琼脂糖和纤维素和/或纤维素衍生物。

本发明中的“wt”，含义为重量比，作为示例，2%wt含义为100g水凝胶中含有2g所述物质。本发明中所称的“溶液”，含义为具有流动性的均匀的液相，而非固体，随着琼脂糖和纤维素衍生物添加量的增加，可能得到较为粘稠的液体，但只要仍然具有流动性，则仍属于“溶液”概括的范畴。本发明所称的“凝胶”，含义为脱离容器后仍能保持形状的凝胶固体，需要指出的是，尽管制粒后的注射剂产品在压力下具有一定流动性，但是其每个颗粒都是能够脱离容器后仍能保持形状的，因此仍属于本发明所称的“凝胶”。本发明中水凝胶的“水”，可以为注射用水，也可以为由氯化钠溶液、葡萄糖溶液、磷酸缓冲液等溶解有小分子的溶液，根据注射部位和具体用途的不同，本领域技术人员能够在合理的范围内（例如0-1000mOsm/kg）改变渗透压，使其低于、等于或高于人体血浆渗透压。水中溶解的各种小分子，包括为了调节渗透压添加的可溶的盐、葡萄糖，为了调节pH添加的缓冲物质，为了提供营养添加的水溶的维生素，为了止疼添加的局部麻醉剂等，在合理的用量范围内都不影响水凝胶的生成，也基本不影响辐射时的失水量，与本发明解决的技术问题无关。与水和小分子相对应的概念为“高分子框架”，琼脂糖等高分子的存在是常温下能形成水凝胶的原因，水凝胶中含有的分子量不低于1000的高分子被统称为“高分子框架”。本发明中的“注射用”含义为用于向人或动物注射，并不意味着所限定的产品可以不经进一步的加工直接注射，在生产注射剂过程中的水凝胶中间产品同样属于“注射用”所限定的范畴。本发明所述的“未经化学交联”，指未特意通过添加化学交联剂进行交联，辐照灭菌中使用的小剂量辐射可能会破坏高分子的化学键，引发微量的交联反应，此时产品仍应被认为是“未经化学交联”的。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的注射用琼脂糖水凝胶材料，能够耐受辐照灭菌，在辐照时失水量小或不失水，凝胶物理性质，特别是粘弹性也不发生明显改变，从而有利于以较低的成本生产质量稳定的产品。

2.使用终端辐照灭菌，能够确保产品无菌，增强安全性。

3.相比无菌生产工艺，终端辐照灭菌方法能够大幅降低生产成本。

4.纤维素类物质在生物体内能够快速代谢，安全无毒。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例2的水凝胶注射剂产品；

图2是本发明实施例2的水凝胶产品通过针头的照片；

图3是本发明对比例5辐照后产品照片；

图4是注射实施例7产品后家兔皮肤照片；

图5是注射实施例7产品3个月后家兔皮肤照片。

具体实施方式

实施例1。

琼脂糖复合水凝胶的制备。

称取琼脂糖和羧甲基纤维素钠分散于注射用水中，溶解得到含有0.2%wt的琼脂糖和2%羧甲基纤维素钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌（15kGy）。

推挤出凝胶离心（离心条件：2000rpm，3min）后，未发现失水。

实施例2。

称取琼脂糖和羧甲基纤维素钠分散于注射用水中，溶解得到含有1%wt的琼脂糖和1.5%羧甲基纤维素钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌。测得该产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.1582；辐照后在1Hz时Tanδ为0.1596。灌装得到的注射剂产品及包装如图1所示。推挤效果如图2所示。

实施例3。

称取琼脂糖和羟乙基纤维素分散于注射用水中，溶解得到含有1.5%wt的琼脂糖和4%羟乙基纤维素的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌。测得该产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.1416；辐照后在1Hz时Tanδ为0.1398。

实施例4。

称取琼脂糖、羟乙基纤维素和磷酸盐分散于注射用水中，溶解得到含有5.5%wt的琼脂糖和10%羟乙基纤维素的溶液，溶液pH约6.5，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌。

实施例5。

称取琼脂糖、羟丙基纤维素、1%葡萄糖、0.01%天冬氨酸、0.03%甘氨酸和0.01%苏氨酸分散于注射用水中，溶解得到含有8%wt的琼脂糖和6.5%羟丙基纤维素的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

实施例6。

称取琼脂糖和羟丙基甲基纤维素分散于注射用水中，溶解得到含有10%wt的琼脂糖和3%羟丙基甲基纤维素的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

实施例7。

称取琼脂糖和羧甲基纤维素钠分散于注射用水中，溶解得到含有3%wt的琼脂糖和1%羧甲基纤维素钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

实施例8。

称取琼脂糖和羧甲基纤维素钠分散于注射用水中，溶解得到含有3.5%wt的琼脂糖和0.2%羧甲基纤维素钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌。测得该产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.1248；辐照后在1Hz时Tanδ为0.1240。

实施例9。

称取琼脂糖、羧甲基纤维素钠和透明质酸钠分散于注射用水中，溶解得到含有3%wt的琼脂糖、1%羧甲基纤维素钠和1%透明质酸钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎，再灌装于预灌封注射器中，辐照灭菌。测得该产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.1310；辐照后在1Hz时Tanδ为0.1305。

实施例10。

称取琼脂糖、羧甲基纤维素钠和透明质酸钠分散于注射用水中，溶解得到含有3%wt的琼脂糖、1%羧甲基纤维素钠和3.5%透明质酸钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

实施例11。

称取琼脂糖、羧甲基纤维素钠和透明质酸钠分散于注射用水中，溶解得到含有3%wt的琼脂糖、1%羧甲基纤维素钠和5%透明质酸钠的溶液，静置冷却至室温得到水凝胶。

对比例1。

配制1%的琼脂糖溶液，溶解后冷却至室温得到水凝胶。

将冷却后的水凝胶破碎。

在制粒过程中，凝胶失水，离心除去水分，制粒过程中失水40%。

将离心所得的凝胶灌装、辐照，辐照后，离心，称重。测得水凝胶在辐照后失水31%。测得产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.7824；辐照后在1Hz时Tanδ为0.8265。

对比例2。

配制3%的琼脂糖溶液，溶解后冷却至室温得到水凝胶。将冷却后的水凝胶破碎。

在制粒过程中，凝胶失水，离心除去水分，制粒过程中失水约34%。将离心所得的凝胶灌装、辐照，辐照后，离心，称重，样品同样失水，失水约28%。测得产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.7792；辐照后在1Hz时Tanδ为0.8014。

对比例3。

配制2%的羧甲基纤维素钠溶液，冷却到室温，得到粘稠液体。产品不成型，并非水凝胶。

对比例4。

配制5%的羧甲基纤维素钠溶液，冷却到室温，得到粘稠液体。产品不成型，并非水凝胶。

对比例5。

参照实施例8制备水凝胶，将羧甲基纤维素钠换成0.2%的透明质酸钠（分子量1200KDa）。

制粒过程中未观察到失水。所得水凝胶产品灌装、辐照后，离心，称重，样品失水，失水约28%，测得产品辐照前在1Hz时Tanδ为0.6115；辐照后在1Hz时Tanδ为0.6364。辐照后产品照片如图3所示，图3中可见明显的凝胶失水，与图1中均匀的凝胶有明显区别。

对比例6。

参照对比例5制备水凝胶，透明质酸钠（分子量1200KDa）的量增加至2%。

制粒过程中未观察到失水。所得水凝胶产品灌装、辐照后，离心，称重，样品失水，失水约27.6%。

对比例7。

参照对比例6制备水凝胶，将中分子透明质酸钠换成2%小分子透明质酸钠（分子量340KDa）。

制粒过程中未观察到失水。所得水凝胶产品灌装、辐照后，离心，称重，样品失水，失水约28.2%。

对比例8。

参照对比例5制备水凝胶，将游离透明质酸钠换成0.2%交联透明质酸钠（以1,4丁二醇缩水甘油醚（BDDE）为交联剂制备）。

制粒过程中未观察到失水。所得水凝胶产品灌装、辐照后，离心，称重，样品失水，失水约27.2%。

实施例1-11产品辐照灭菌前状态良好，冷却凝固，均匀细腻，无颗粒感，有粘弹性，辐照灭菌后产品均匀细腻，无析出，以实施例2为例（图1,2）；对比例1和2产品制粒过程和辐照后均有不同程度的失水，失水后，推挤力不均匀，容易堵针、爆针，产品状态不符合预期值；对比例3和4产品粘稠，不凝固，并非水凝胶，所以直接灌装、灭菌；对比例5、6、7和8制粒过程中未观察到失水，样品均匀细腻，无颗粒感，但辐照后均有不同程度的失水。

为了更直观地显示本发明技术方案的技术效果，将本发明实施例1-11和对比例1-8的组分含量和性质在表格中列出。表格中含量单位为%wt，粒径D50单位为μm，辐照失水量的含义为（辐照后离心析出的水分重量）/（辐照前凝胶重量）×100%。

表1实施例产品（含量单位为%wt）。

表2 对比例产品

动物实验。

实验方法：每只装量1mL，27G针头，家兔皮下注射0.2mL/点，共3个点。

实验结果：本产品（实施例1-11）皮下注射无堵针现象，鼓包形状较圆滑。以家兔皮下注射实施例7的产品为例，注射后可观察到鼓包圆润坚挺（图4为放大图，可见其中3个点）；3个月观察鼓包圆润无异常（图5为放大图，可见其中3个点），较刚注射时鼓包稍微变软。8个月鼓包变平，轻按皮肤变厚。证明本发明的产品可以用于皮下注射填充，且经过合理的时间能够在体内分解代谢。

而对比例3的产品，刚注射鼓包就变扁，3天后鼓包消失，说明纤维素类物质在动物体内能够快速代谢，安全无副作用，但是单纯的纤维素类物质代谢过快不适合作为医美填充材料。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种注射用琼脂糖水凝胶材料，其特征在于，所述水凝胶材料中的高分子框架包括琼脂糖和纤维素衍生物，所述琼脂糖为未经化学交联的，含量为水凝胶的0.2%-10%wt，纤维素衍生物的含量为水凝胶的0.2%-10%wt；所述纤维素衍生物的衍生基团含有亲水基团，所述纤维素衍生物是水溶性的，在37℃下的水中溶解度不低于0.5g；所述水凝胶具有粘弹性，在频率为1Hz时Tanδ在0.05-0.6之间；所述凝胶为颗粒，所述颗粒的粒径范围D50为800μm以下；所述注射用琼脂糖水凝胶材料使用辐照灭菌。

2.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述水凝胶材料中琼脂糖的含量为0.5%-5%wt，纤维素衍生物的含量为0.5%-6%wt；所述水凝胶材料中还含有0-5%wt的透明质酸和/或透明质酸衍生物。

3.根据权利要求1所述的水凝胶材料，所述亲水基团选自-OH、-NH₂、-COOH、-SO₂H、-SO₃H、-CHO、-CO-、-PO₃H或其药学上可接受的盐之中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的水凝胶材料，其特征在于，所述纤维素衍生物选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氨基纤维素，及其钠盐、钙盐、钾盐、铵盐、硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、醋酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、甲磺酸盐、苯磺酸盐、甲基苯磺酸盐、氨基酸盐、烟酸盐的一种或者多种。

5.一种用于真皮层和/或皮下组织注射的注射剂，其特征在于，含有权利要求1-4任一项所述的水凝胶材料。

6.一种制备权利要求5所述的注射剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）溶解：将琼脂糖、纤维素衍生物在水中溶解，冷却生成水凝胶；

（2）制粒，灌装，灭菌。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，制粒时，使粒径范围D50为800μm以下，灭菌时使用辐照灭菌。

8.一种避免注射用琼脂糖水凝胶在辐照灭菌时失水的方法，其特征在于，所述水凝胶中的琼脂糖为未经化学交联的，含量为水凝胶的0.2%-10%wt，所述方法为，使琼脂糖凝胶中含有纤维素衍生物，所述纤维素衍生物的含量为水凝胶的0.2%-10%wt，从而水凝胶材料中的高分子框架包括琼脂糖和纤维素衍生物；所述纤维素衍生物的衍生基团含有亲水基团，所述纤维素衍生物是水溶性的，在37℃下的水中溶解度不低于0.5g；所述水凝胶具有粘弹性，在频率为1Hz时Tanδ在0.05-0.6之间；所述凝胶为颗粒，所述颗粒的粒径范围D50为800μm以下。