CN117860948A - 一种医用复合功能型抗菌敷料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及敷料技术领域，公开了一种医用复合功能型抗菌敷料及其制备方法，该抗菌敷料是以30‑45份生物质骨架和10‑15份支化吸水聚合物为原料，经共混交联、冷冻‑解冻循环制成，其中生物质骨架为结构中接枝有天然抗菌剂的淀粉衍生物；支化吸水树脂为侧链含有聚丙烯酰胺吸水性分子链的聚苹果酸衍生物，通过结合生物质骨架和支化吸水树脂的优势，可使制得的抗菌敷料具有良好的吸水性、保水性和抗菌性能，可作用于创面愈合的凝血期、炎症期、增殖期等各个阶段，达到加快伤口愈合的目的。

Description

一种医用复合功能型抗菌敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及敷料技术领域，具体涉及一种医用复合功能型抗菌敷料及其制备方法。

背景技术

皮肤是人体第一道天然屏障，具有保护、免疫、调节体温、新陈代谢等生理功能。在日常生活中，因刺伤、割伤、烫伤等导致的皮肤损伤在所难免，皮肤破损后会形成创面，创面的愈合过程中，一般会经历凝血期、炎症期、增殖期、重塑期四个阶段，若在伤口愈合前期创面发生感染，会导致创面长期停留在炎症期，不仅会降低创面愈合的质量，还会大大延长愈合时间，特别是大面积烧伤产生的创面，给患者造成极大的痛苦，因此，在创面愈合期间，需采用敷料对创面进行覆盖，对创面进行保护。

理想的创面敷料应具有良好的吸水性、保湿性、抗菌性、透气性，以及优异的止血作用和机械性能，传统的纱布敷料虽然价格低廉，也能吸收伤口渗液，但是由于干燥缺水，导致其易粘附伤口，造成伤口的二次损伤，在现代医学不断发展的情况下，已逐渐被淘汰。现代创面敷料通常以高分子聚合物为基础，分为泡沫敷料、水胶体敷料和水凝胶敷料等，其中以淀粉等生物质水凝胶为代表的水凝胶敷料吸水性强，透气性好，适用于伤口愈合的各个阶段，因此受众较广，但是淀粉水凝胶敷料存在抗菌性能较差，机械强度较低等缺陷，实际应用仍存在不足。

申请号为CN201811046922.0的发明专利公开了一种医用抗菌凝胶敷料的制备方法，通过采用环氧氯丙烷作为交联剂，季铵盐类阳离子醚化剂对淀粉进行改性，使制得的凝胶敷料具有良好的抗菌性能和机械强度，因此，可通过对淀粉进行结构设计，丰富其功能性，进而减少淀粉水凝胶的缺陷，推动其进一步的发展和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用复合功能型抗菌敷料及其制备方法，解决了淀粉水凝胶敷料抗菌性能较差、机械强度较低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种医用复合功能型抗菌敷料，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架30-45份、支化吸水聚合物10-15份；

所述生物质骨架为结构中接枝有天然抗菌剂的淀粉衍生物；

所述支化吸水聚合物为侧链含有聚丙烯酰胺吸水性分子链的聚苹果酸衍生物。

进一步地，所述生物质骨架的制备方法具体如下所示：

将迷迭香酸与乙醇混合，倒入反应釜中，开启搅拌，至形成均匀溶液后，加入玉米淀粉，搅拌混匀，通氮气保护，继续向体系中加入催化剂和活化剂，加毕，室温搅拌4-8h，撤去氮气，抽滤分离固体物料，经洗涤和冷冻干燥过程，获得淀粉衍生物，即生物质骨架。

进一步地，所述乙醇的体积百分浓度为40-60%。

进一步地，所述催化剂为N,N’-二环己基碳二亚胺或者1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐中的任一种。

进一步地，所述活化剂为4-二甲氨基吡啶、1-羟基苯并三氮唑或者N-羟基琥珀酰亚胺中的任一种。

在上述技术方案中，迷迭香酸结构中含有活性羧基，可以在催化剂和活化剂的共同作用下，与玉米淀粉结构中的活性羟基发生酯化缩合反应，从而在淀粉结构中引入天然抗菌剂迷迭香酸，制得淀粉基生物质骨架。

进一步地，所述支化吸水聚合物的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将β-聚苹果酸与二甲基亚砜混合，倒入反应釜中，机械搅拌至完全溶解，加入官能化试剂和催化剂，加毕，开启加热，至反应釜中温度达60-70℃，保温搅拌6-9h后，蒸发溶剂，取固体产物，获得烯化改性聚苹果酸；

步骤二：将烯化改性聚苹果酸溶于去离子水中，倒入反应釜，继续向反应釜中加入丙烯酰胺、过硫酸钾和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，加毕，通入氮气，开启加热，待体系温度达到70-75℃后，恒温搅拌8-12h，过滤分离出固体物料，经洗涤和真空干燥，即可获得支化吸水聚合物。

进一步地，步骤一中，所述β-聚苹果酸的分子量为2000。

进一步地，步骤一中，所述官能化试剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯或者1,2-环氧基-5-己烯中的任一种。

进一步地，步骤一中，所述催化剂为N,N-二甲基苄胺、四丁基溴化铵或者四丁基硫酸氢铵中的任一种。

在上述技术方案中，由于β-聚苹果酸结构中的大量羧基可以在催化剂作用下与官能化试剂结构中的环氧基团发生开环酯化反应，从而在β-聚苹果酸结构中引入可聚合的不饱和烯基官能团，制得烯化改性聚苹果酸，以其结构中的不饱和烯基官能团为活性引发位点，过硫酸钾为引发剂，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，使聚合单体丙烯酰胺与烯化改性聚苹果酸发生自由基聚合反应，制得聚苹果酸-聚丙烯酰胺支化吸水聚合物。

一种医用复合功能型抗菌敷料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为10-15%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为3-5%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以400-500r/min的转速搅拌20-40min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻12-24h，取出，解冻4-6h，冷冻-解冻循环2-3次，即可获得抗菌敷料。

在上述技术方案中，由于生物质骨架中的淀粉结构中存在大量羟基和醚键，可以与支化吸水聚合物结构中的酰胺基团等产生氢键，在搅拌过程中，由于支化吸水聚合物结构中含有支化聚丙烯酰胺分子链，因此可充当物理交联剂，与生物质骨架分子链相互缠绕交联，形成立体交联网络结构的凝胶前驱体，再经冷冻-解冻循环处理，即可形成以淀粉衍生物为骨架的抗菌敷料。

本发明的有益效果：

1）本发明通过对淀粉进行结构设计，在其分子链中引入天然抗菌剂迷迭香酸，合成生物质骨架，利用迷迭香酸优异的抗菌效果，使制备的敷料具有良好的抗菌性能，从而使创面能够维持无菌环境，避免发生细菌感染导致创面发炎，使伤口长期处于炎症期的现象，从而通过缩短创面炎症期，加快创面愈合。

2）由于本发明对淀粉进行结构设计，导致淀粉结构中的羟基被大量消耗，吸水性降低，因此通过制备支化吸水聚合物，与淀粉基生物质骨架进行复合，形成氢键交联的淀粉基生物质骨架-支化吸水聚合物组合型抗菌敷料，支化吸水聚合物结构中的聚苹果酸和聚丙烯酰胺具有强吸水性和保水性，可对创面渗出物进行吸收的同时，维持创面湿润、低氧的愈合环境，有利于激活多种酶及其活化因子，加速溶解创面的纤维蛋白和坏死组织等，发挥清创功能，加快组织再生。此外，聚苹果酸还具有良好的血液稳定性，可加快血液中血小板、凝血酶等止血成分的浓缩，使创面血凝块加速形成，而且聚苹果酸作为酸性聚合物，产生的酸性环境不利于细菌的生长和繁殖，因此，本发明制备的抗菌敷料可作用于创面愈合的凝血期、炎症期、增殖期等各个阶段，达到加快伤口愈合的目的。

3）本发明通过使用支化吸水聚合物与淀粉基生物质骨架进行结合，使制备的抗菌敷料交联密度大大提高，从而改善了单一淀粉水凝胶机械强度较差的问题，而且制备的抗菌敷料具有三维立体交联网络，因此孔隙度较高，透气性能较好，有利于细胞的迁移繁殖。此外，本发明采用的原料均具有良好的生物相容性，可与创面紧密贴合，且不会与创面新生组织粘连，避免对创面造成二次伤害，给患者带来额外痛苦。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例中生物质骨架的红外谱图；

图2为本发明实施例中支化吸水聚合物的红外谱图；

图3为本发明实施例2制备的抗菌敷料的扫描电镜图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种医用复合功能型抗菌敷料，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架30份、支化吸水聚合物10份；

所述抗菌敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为10%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为3%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以400r/min的转速搅拌40min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻12h，取出，解冻4h，冷冻-解冻循环3次，即可获得抗菌敷料。

实施例2

一种医用复合功能型抗菌敷料，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架40份、支化吸水聚合物12份；

所述抗菌敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为12%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为4%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌30min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻16h，取出，解冻6h，冷冻-解冻循环3次，即可获得抗菌敷料。

实施例3

一种医用复合功能型抗菌敷料，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架45份、支化吸水聚合物15份；

所述抗菌敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为15%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为5%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌20min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻24h，取出，解冻6h，冷冻-解冻循环3次，即可获得抗菌敷料。

对比例1

一种医用敷料，按重量份数计，包括以下原料：玉米淀粉40份、支化吸水聚合物12份；

所述医用敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将玉米淀粉与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为12%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为4%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌30min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻16h，取出，解冻6h，冷冻-解冻循环3次，即可获得医用敷料。

对比例2

一种医用敷料，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架40份、β-聚苹果酸12份；

所述医用敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为12%的混合料A；

第三步：将β-聚苹果酸与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为4%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌30min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻16h，取出，解冻6h，冷冻-解冻循环3次，即可获得医用敷料。

对比例3

一种医用敷料，按重量份数计，包括以下原料：玉米淀粉40份、β-聚苹果酸12份；

所述医用敷料的制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将玉米淀粉与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为12%的混合料A；

第三步：将β-聚苹果酸与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为4%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以500r/min的转速搅拌30min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻16h，取出，解冻6h，冷冻-解冻循环3次，即可获得医用敷料。

上述实施例和对比例中使用的生物质骨架由以下方法制备：

将2.4g迷迭香酸与体积百分浓度为50%的乙醇混合，倒入反应釜中，开启搅拌，至形成均匀溶液后，加入3.5g玉米淀粉，搅拌混匀，通氮气保护，继续向体系中加入1.2g的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.3g的4-二甲氨基吡啶，加毕，室温搅拌6h，撤去氮气，抽滤分离固体物料，经洗涤和冷冻干燥过程，获得淀粉衍生物，即生物质骨架。

取生物质骨架样品，与溴化钾混合压片，采用Nicolet380型傅里叶红外光谱仪测量在500～4000cm^-1波长的红外吸收光谱，测试结果见图1，分析可得，3418cm^-1为羟基O-H伸缩振动峰；3094cm^-1为苯环中C-H伸缩振动峰；3043cm^-1为迷迭香酸碳碳双键中C-H伸缩振动峰，1759cm^-1和1710cm^-1为酯基中C=O特征吸收峰。

上述实施例和对比例中使用的支化吸水聚合物由以下方法制备：

步骤一：将5g分子量为2000的β-聚苹果酸与二甲基亚砜混合，倒入反应釜中，机械搅拌至完全溶解，加入1.2g甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.1g四丁基溴化铵，加毕，开启加热，至反应釜中温度达65℃，保温搅拌8h后，蒸发溶剂，取固体产物，获得烯化改性聚苹果酸；

步骤二：将4g烯化改性聚苹果酸溶于去离子水中，倒入反应釜，继续向反应釜中加入15g丙烯酰胺、0.2g过硫酸钾和0.5g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，加毕，通入氮气，开启加热，待体系温度达到75℃后，恒温搅拌9h，过滤分离出固体物料，经洗涤和真空干燥，即可获得支化吸水聚合物。

图2为支化吸水聚合物的红外测试图普，分析可得，3421cm^-1为O-H伸缩振动峰；3254cm^-1为N-H伸缩振动峰；2945cm^-1为亚甲基的C-H伸缩振动峰；1752cm^-1和1707cm^-1为酯基中C=O伸缩振动峰；1651cm^-1为酰胺基中C=O伸缩振动峰。

对本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例3制备的敷料进行性能检测：

吸水倍率测试：取敷料样品，称重，记为m，将其浸泡在超纯水中，完全溶胀后取出，使用滤纸擦干表面水分后，再次称重，记为m₁，使用公式(m₁-m)/m，计算敷料吸水倍率；

保水率测试：取敷料样品，置于超纯水中浸泡4h后，取出，称重，使用滤纸擦干表面水分后，称重，记为x，于室温下静置2h后，称重，记为x₁，再将其烘干至恒重，再次称重，记为x₂，使用公式[(x₁-x₂)/(x-x₂)]×100%，计算敷料保水率；

机械强度测试：将敷料切割成规格为3cm×1.5cm×1.5mm的样品，在室温条件下，使用STM-100型万能材料试验机测试样品的拉伸强度，设置拉伸速率为50mm/min；

抑菌性能测试：取浓度为10⁵CFU/mL的大肠杆菌菌悬液，均匀涂覆在营养琼脂培养基表面，将敷料切割成直径为10mm的测试样品，放置于培养基上，在37℃的温度条件中培养孵育12h后，使用游标卡尺测量抑菌圈直径；

以上测试的结果记录在下表中：

；

分析上述测试结果可知，本发明实施例1-实施例3制备的敷料具有良好的吸水性、保水性、机械强度和抗菌性能。对比例1制备的敷料，采用玉米淀粉作为凝胶骨架，结构中的羟基含量较多，因此吸水性和保水性强于实施例制备的敷料，但是抑菌性能不佳。对比例2制备的敷料中添加β-聚苹果酸作为吸水树脂，可以看出吸水性和保水性发生明显下降，且由于β-聚苹果酸不含支化结构，因此拉伸强度也发生明显降低。对比例3制备的敷料采用玉米淀粉作为凝胶骨架，β-聚苹果酸作为吸水树脂，导致各项性能均表现不佳。

取120只体重为250±5g的SPF级雄性SD大鼠，随机分为6组，每组20只小鼠，于相同环境中喂养2周后，在小鼠腹腔注射戊巴比妥钠（50mg/kg）进行麻醉，将小鼠背毛刮除，创建规格为1cm×1cm的创口，在创口处滴加0.2mL浓度为10⁶CFU/mL的大肠杆菌菌悬液，进行感染，在感染创口上贴附本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例3制备的敷料，记录止血时间，取平均值，同时每周更换两次，记录创面愈合情况，计算创面愈合率，取平均值，测试结果记录在下表中：

；

对上述测试结果进行分析可得，使用本发明实施例1-实施例3制备的敷料贴附的大鼠创面在2周时基本能够达到痊愈，因此具有良好的促进伤口愈合的效果。对比例1制备的敷料抑菌性能较差，导致创面的炎症期较长，因此前期创面愈合的速度缓慢。对比例2制备的敷料吸水性、保水性较差，导致大鼠创面增殖期时间较长，因此创面愈合的后期速度较慢。对比例3制备的敷料吸水性和保水性以及抑菌性能均较差，因此创面愈合的炎症期和增殖期均较为缓慢。

对本发明实施例2制备的抗菌敷料的扫描电镜分析，结果见图3，从图3中可以观察出，该抗菌敷料具有立体三维交联网络结构，且孔隙丰富且分布均匀，孔隙密度较高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：生物质骨架30-45份、支化吸水聚合物10-15份；

所述生物质骨架为结构中接枝有天然抗菌剂的淀粉衍生物；

所述支化吸水聚合物为侧链含有聚丙烯酰胺吸水性分子链的聚苹果酸衍生物。

2.根据权利要求1所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，所述生物质骨架的制备方法具体如下所示：

将迷迭香酸与乙醇混合，倒入反应釜中，开启搅拌，至形成均匀溶液后，加入玉米淀粉，搅拌混匀，通氮气保护，继续向体系中加入催化剂和活化剂，加毕，室温搅拌4-8h，撤去氮气，抽滤分离固体物料，经洗涤和冷冻干燥过程，获得淀粉衍生物，即生物质骨架。

3.根据权利要求2所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，所述乙醇的体积百分浓度为40-60%。

4.根据权利要求2所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，所述催化剂为N,N’-二环己基碳二亚胺或者1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐中的任一种。

5.根据权利要求2所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，所述活化剂为4-二甲氨基吡啶、1-羟基苯并三氮唑或者N-羟基琥珀酰亚胺中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，所述支化吸水聚合物的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将β-聚苹果酸与二甲基亚砜混合，倒入反应釜中，机械搅拌至完全溶解，加入官能化试剂和催化剂，加毕，开启加热，至反应釜中温度达60-70℃，保温搅拌6-9h后，蒸发溶剂，取固体产物，获得烯化改性聚苹果酸；

步骤二：将烯化改性聚苹果酸溶于去离子水中，倒入反应釜，继续向反应釜中加入丙烯酰胺、过硫酸钾和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，加毕，通入氮气，开启加热，待体系温度达到70-75℃后，恒温搅拌8-12h，过滤分离出固体物料，经洗涤和真空干燥，即可获得支化吸水聚合物。

7.根据权利要求6所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，步骤一中，所述β-聚苹果酸的分子量为2000。

8.根据权利要求6所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，步骤一中，所述官能化试剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯或者1,2-环氧基-5-己烯中的任一种。

9.根据权利要求6所述的一种医用复合功能型抗菌敷料，其特征在于，步骤一中，所述催化剂为N,N-二甲基苄胺、四丁基溴化铵或者四丁基硫酸氢铵中的任一种。

10.一种医用复合功能型抗菌敷料的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的原料制得，所述制备方法包括以下步骤：

第一步：按照重量份称取各原料，备用；

第二步：将生物质骨架与去离子水混合，机械搅拌均匀，配置成质量分数为10-15%的混合料A；

第三步：将支化吸水聚合物与去离子水混合，充分搅拌均匀，配置成质量分数为3-5%的混合料B；

第四步：按照1:1的体积比，将混合料A和混合料B混合，倒入搅拌釜中，以400-500r/min的转速搅拌20-40min后，将物料倒入模具中，于-20℃的环境中冷冻12-24h，取出，解冻4-6h，冷冻-解冻循环2-3次，即可获得抗菌敷料。