CN118079073A - 一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料及其制备方法与应用，属于医用生物高分子材料技术领域。该水凝胶复合功能敷料包括如下组分：10‑15wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1‑3wt.％海藻酸钠溶液、1‑3wt.％透明质酸钠溶液、1‑2wt.％聚乙二醇溶液、0.5‑1wt.％抗坏血酸溶液和0.5‑1wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为4‑6:3‑5:1‑2:0.5‑1:0.5‑1。本发明制备方法简单、生产成本低。本发明制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料具有良好的保水性、促伤口愈合性、抗菌性能等优良特性，能够满足创口止血、抗菌和促进愈合等需求。

Description

一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料及其制备方法 与应用

技术领域

本发明涉及医用生物高分子材料技术领域，尤其涉及一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料及其制备方法与应用。

背景技术

胶原蛋白又称胶原，是天然的高分子蛋白质，生物材料领域中极具价值的天然聚合物之一，占人体总蛋白质含量的25％-30％。普通的蛋白质一般是双螺旋结构，但胶原蛋白具有由三条肽链相互缠绕而成的三螺旋稳定结构。胶原蛋白作为生物体内的主要蛋白质，对维持细胞外基质的生物结构完整性具有重要意义。由于气候条件的变化，全球可食用海蜇的生物量预计将增加；因此，开发新型海蜇胶原蛋白产品是全社会增加海蜇需求的一个潜在解决方案。胶原蛋白是一种丰富的结构蛋白，存在于哺乳动物和海洋物种的许多组织中。海蜇是优质胶原蛋白的极佳来源，可以通过酶水解或化学水解来生产水解海蜇胶原蛋白产品。由于临床证明的健康益处，包括抗衰老特性，海蜇胶原蛋白产品的消费越来越受欢迎。海蜇胶原蛋白具有潜在的食品、补充剂、化妆品、医药和材料应用。

在医治病人伤口时，需要在去除坏死组织后在伤口上覆盖敷料，以防止细菌侵入和控制水分损失。临床上常使用的传统敷料是纱布、棉垫等，具有来源广泛、质地柔软和成本低的优势。但传统敷料止血效果不令人满意，且没有保湿作用，肉芽组织容易长入纱布网眼中，导致粘连结痴。而且敷料浸透时易导致外源性感染，从而造成二次损伤。

水凝胶是一些高聚物或共聚物吸收大量水分形成的溶胀交联状的半固体，其交联方式有共价键、离子键、范德华力和氢键。水凝胶对低分子物质具有较好的透过性，有优良的生物相容性，具有药物缓释性能。水凝胶有一定的水含量，良好的生物相容性，不影响生命体的代谢过程，而代谢产物又可通过水凝胶排出，这样，在湿润的环境下，伤口不会结痴，且比在干燥环境下愈合更快。但以海蜇胶原蛋白为原料制备的水凝胶存在凝胶难、凝胶温度低的问题，限制了其在作为伤口敷料中的应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料及其制备方法与应用，其解决了海蜇胶原蛋白作为水凝胶敷料材料凝胶难、凝胶温度较低(16-20℃)的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料，由以下组份制成：10-15wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1-3wt.％海藻酸钠溶液、1-3wt.％透明质酸钠溶液、1-2wt.％聚乙二醇溶液、0.5-1wt.％抗坏血酸溶液和0.5-1wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为4-6:3-5:1-2:0.5-1:0.5-1。

本发明以海蜇胶原蛋白、海藻酸钠、透明质酸钠、聚乙二醇和抗坏血酸为原料，制备了具有促进伤口修复功能的水凝胶敷料。水凝胶敷料材料中的海藻酸钠通过凝固浴中的钙离子能够形成较强的凝胶网络结构，从而提高水凝胶敷料整体的凝胶强度。透明质酸具有优良的保水性，能够提高水凝胶敷料的保水率，防治伤口结痂，促进伤口愈合。海蜇胶原蛋白水溶性好，容易渗透和被伤口处细胞吸收利用。将海藻酸钠和透明质酸钠联合使用，可以提高敷料的强度和保水性，并能解决海蜇胶原蛋白凝胶难、凝胶温度低的问题。聚乙二醇可以起到创口消毒，加快创口愈合、抑制细菌生长、隔离细菌等作用。抗坏血酸可以促进皮肤水分快速的吸收，具有较强的抗氧化的能力，能够起到去除斑块或疤痕的效果。本发明的敷料拉伸强度大，韧性好，能有效促进伤口愈合。

可选地，所述海蜇胶原蛋白的分子量为100kDa-180kDa。

优选地，由以下组份制成：10wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1wt.％海藻酸钠溶液、1wt.％透明质酸钠溶液、1wt.％聚乙二醇溶液、0.5wt.％抗坏血酸溶液和0.5wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为5:3:1:0.5:0.5。

第二方面，本发明提供一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按配比将海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液、抗坏血酸溶液混合，搅拌均匀，得到粘稠溶液；

S2、将步骤S1得到的粘稠溶液脱气后，导入模具中，采用凝固剂对所述粘稠溶液进行交联固化，得到海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶；

S3、将步骤S2得到的海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶采用浸渍法吸附肌类抗菌剂，得所述海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料。

可选地，步骤S1中，混合温度为25±3℃，搅拌速度为700-1200rpm/min，搅拌时间为12-24h。

可选地，步骤S2中，粘稠溶液脱气的方法为超声脱气、真空脱气或真空辅助超声脱气。脱气后可以使水凝胶敷料内部没有气泡，产品更加均一。

可选地，步骤S2中，所述凝固剂溶液为10-15wt.％的钙离子溶液。

可选地，所述钙离子溶液为氯化钙溶液、乳酸钙溶液或醋酸钙溶液。

本发明所用的凝固剂溶液中的钙离子能够和海藻酸钠形成离子凝胶，整体提高水凝胶敷料的凝胶强度。

可选地，步骤S2中，粘稠溶液脱气后导入模具中定型1-2h。

可选地，步骤S3中，海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶浸入肌类抗菌剂溶液之前，用水冲洗海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶表面，以去除多余的凝固剂。

可选地，步骤S3中，所述肌类抗菌剂为吡啶季铵盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐；所述肌类抗菌剂在所述海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶中的载量为0.5-1wt％。

可选地，步骤S3中，所述肌类抗菌剂溶液的浓度为1-2wt.％。

可选地，步骤S3中，所述海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶在肌类抗菌剂溶液浸泡的时间为1-2h。

第三方面，本发明提供一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料或者所述的制备方法制备得到的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料在制备治疗烫伤医疗产品中的应用。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料，有效解决了海蜇胶原蛋白作为水凝胶敷料材料凝胶难，凝胶温度较低的技术问题。本发明的水凝胶复合功能敷料能有效保持海蜇胶原蛋白敷料的固体形态，提高保水性，促进伤口愈合，有良好的创口止血、抗菌和促进创口愈合的效果，可广泛应用于生物医药材料领域。

本发明的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料结合了海蜇胶原蛋白在伤口愈合促进方面的优势和海藻酸钠类敷料的特点，有利于创口愈合。同时，离子释放到伤口诱导血小板活化，产生止血生长因子，起到止血和加速创面愈合的作用。

本发明的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料具有较好的保水率，在环境中放置4天，仍可保持21％的保水率。本发明的水凝胶复合功能敷料还具有显著的促进伤口修复和组织再生能力，食用后第9天伤口基本痊愈。本发明的水凝胶复合功能敷料还具有良好的抗菌性，在环境中放置24h后，水凝胶的杀菌率仍高达92％。本发明制备水凝胶敷料的方法简单，生产成本低。制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料具有良好的保水性、促伤口愈合性、抗菌性能等优良特性，能够满足创口止血、抗菌和促进愈合等需求。

附图说明

图1为本发明实施例1中的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的产品样例图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明各实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的制备方法，包括如下步骤：

1)海蜇胶原蛋白混合物配制：分别配制海蜇胶原蛋白溶液(10wt.％，海蜇胶原蛋白的分子量为100kDa)、海藻酸钠(1wt.％)溶液、透明质酸钠溶液(1wt.％)、聚乙二醇溶液(1wt.％)、抗坏血酸溶液(0.5wt.％)，并将海蜇胶原蛋白、海藻酸钠、透明质酸钠、聚乙二醇、抗坏血酸按体积比5:3:1:0.5:0.5混合均匀，溶解温度为25℃，搅拌速度为700rpm/min，搅拌时间为24h，形成粘稠溶液；

2)海蜇胶原蛋白混合物复合水凝胶凝固：步骤1)得到的粘稠溶液经超声或真空脱气泡过滤后导入长方形模具中定型2h，将模具浸入含有钙离子的凝固浴中(10wt.％氯化钙)10min，形成海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶，清水冲洗固态水凝胶表面多余的钙离子溶液；

3)抗菌液导入：配制0.5wt.％的肌类抗菌剂溶液(吡啶季铵盐)，并将海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶浸入肌类抗菌剂溶液中1h后取出；

4)裁切成型：将步骤三制备的复合功能敷料经过裁切、包装、灭菌，得到海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料。

实施例2

一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的制备方法，包括如下步骤：

1)海蜇胶原蛋白混合物配制：分别配制海蜇胶原蛋白溶液(15wt.％，海蜇胶原蛋白的分子量为180kDa)、海藻酸钠(3wt.％)溶液、透明质酸钠溶液(3wt.％)、聚乙二醇溶液(2wt.％)、抗坏血酸溶液(1wt.％)，并将海蜇胶原蛋白、海藻酸钠、透明质酸钠、聚乙二醇、抗坏血酸按体积比5:3:1:0.5:0.5混合均匀，溶解温度为25℃，搅拌速度为1200rpm/min，搅拌时间为12h，形成粘稠溶液；

2)海蜇胶原蛋白混合物复合水凝胶凝固：步骤1)得到的粘稠溶液经超声或真空脱气泡过滤后导入长方形模具中定型2h，将模具浸入含有钙离子的凝固浴中(15wt.％氯化钙)15min，形成海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶，清水冲洗固态水凝胶表面多余的钙离子溶液；

3)抗菌液导入：配制1wt.％的肌类抗菌剂溶液(聚六亚甲基双胍盐酸盐)，并将海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶浸入肌类抗菌剂溶液中2h后取出；

4)裁切成型：将步骤三制备的复合功能敷料经过裁切、包装、灭菌，得到海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料。

实施例3

在本发明建立的过程中，对实施例1-2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料保水率进行了测定。

水凝胶保水率：取一定量的水凝胶，与等量的去离子水(空白对照)同时置于培养皿中，敞口放置于空气中，每隔24h称量一次，直至恒重，即认为水凝胶已完全失水。水凝胶保水率计算公式如下：

第n天的水凝胶保水率＝第n天水凝胶的质量/水凝胶蒸发前的质量

表1为实施例1-2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料和普通无菌纱布敷料保水率性能检测，测试结果显示普通无菌纱布敷料的保水率在第二天基本为0，而实施例1中海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的保水率在4天时间内从85％降低至21％，实施例2中海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的保水率在4天时间内从87％降低至26％，但还是明显高于普通纱布敷料的保水率。由此可见，海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料能够具有较好的保水性，作为医用敷料方面具有优势。

表1实施例1-2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的保水率性能检测

实施例4

在本发明建立的过程中，对实施例1-2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的抗菌活性进行了评价，采用平板扩散法测定水凝胶的体外抗菌活性。将100mL金黄色葡萄球菌悬浮液(10⁷CFU/mL)加入1mL水凝胶中，采用NIR(808nm，2W/cm²)照射10min。孵育1h后，加入1mL无菌磷酸盐缓冲液重悬细菌。将100mL重悬菌液涂布于琼脂平板上，在37℃下孵育24h，计数平板上的菌落。如表2所示，根据平板上存活菌落的数量，可计算出24h时水凝胶的杀菌率仍高达92％。这为后续使用水凝胶治愈感染伤口提供了支持。

表2实施例1-2的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的抗菌活性

实施例5

在本发明建立的过程中，对实施例1-2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料对伤口修复及组织再生性能进行了测定。

健康SD大鼠经异氟烷气体吸入麻醉后，在其背部四个区域分别制造直径为1cm的圆形全层皮肤缺损，实验分组如下：实施例1组：实施例1制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料覆盖伤口；实施例2组：实施例2制备的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料覆盖伤口；对比例1组：猪皮胶原蛋白混合物水凝胶敷料(敷料中的海蜇胶原蛋白替换为猪皮胶原蛋白)；对比例2组：海蜇胶原蛋白混合物配制方法为：分别配制海蜇胶原蛋白溶液(10wt.％)、海藻酸钠溶液(1wt.％)、透明质酸钠溶液(1wt.％)、聚乙二醇溶液(1wt.％)、抗坏血酸溶液(0.5wt.％)，并将海蜇胶原蛋白、海藻酸钠、透明质酸钠、聚乙二醇、抗坏血酸按体积比3:3:1:1:2混合均匀，溶解温度为25℃，搅拌速度为700rpm/min，搅拌时间为24h，形成粘稠溶液；其余方法同实施例1。

术后不同时间观察伤口恢复情况，其中敷料每隔2天更换。

表3为不同处理组的水凝胶敷料对伤口修复及组织再生能力测试结果。测试结果显示，海蜇胶原蛋白比猪皮胶原蛋白混合物水凝胶敷料具有更好更快的伤口修复和促进组织再生能力。用海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料覆盖的伤口，创伤面积从0天0.79cm²逐渐缩小，并在第9天基本痊愈。而猪皮胶原蛋白混合物水凝胶敷料覆盖的伤口，创伤面在12天仍然有部分没有完全愈合。由此可见，海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料能在伤口修复及其对组织再生能力方面具有良好的性能。而海蜇胶原蛋白混合物中各组分的比例也对制备的水凝胶伤口修复能力有影响，实施例1的水凝胶在使用9天时，伤口基本痊愈。而对比例2的水凝胶在使用12天时，还存在伤口。实施例1的水凝胶敷料在伤口修复及其对组织再生能力性能上表现出更强的优越性。

表3各处理组的水凝胶复合功能敷料对伤口修复及组织再生能力性能对照测试

实施例6

本发明还讨论了组成对于海蜇胶原蛋白凝胶性的影响。设置了对比例3和对比例4，对比例3的组成为：10wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1wt.％海藻酸钠溶液、1wt.％聚乙二醇溶液、0.5wt.％抗坏血酸溶液和0.5wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为5:3:0.5:0.5。对比例4的组成为：10wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1wt.％透明质酸钠溶液、1wt.％聚乙二醇溶液、0.5wt.％抗坏血酸溶液和0.5wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为5:1:0.5:0.5。

结果表明，实施例1在25℃可得到使海蜇胶原蛋白凝胶，而对比例3的凝胶温度为16℃，对比例4的凝胶温度为19℃。对比例3和对比例4的凝胶温度较低，均不利于后续产品使用。本发明选择海藻酸钠和透明质酸钠联合使用，在提高了敷料强度和保水性的同时，解决了海蜇胶原蛋白凝胶温度低，限制其使用的问题。本发明的敷料在环境温度下仍可以保持凝胶状态，应用范围广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料，其特征在于，由以下组份制成：10-15wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1-3wt.％海藻酸钠溶液、1-3wt.％透明质酸钠溶液、1-2wt.％聚乙二醇溶液、0.5-1wt.％抗坏血酸溶液和0.5-1wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为4-6:3-5:1-2:0.5-1:0.5-1。

2.根据权利要求1所述的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料，其特征在于，所述海蜇胶原蛋白的分子量为100kDa-180kDa。

3.根据权利要求1所述的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料，其特征在于，由以下组份制成：10wt.％海蜇胶原蛋白溶液、1wt.％海藻酸钠溶液、1wt.％透明质酸钠溶液、1wt.％聚乙二醇溶液、0.5wt.％抗坏血酸溶液和0.5wt.％肌类抗菌剂；其中，海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液和抗坏血酸溶液的体积比为5:3:1:0.5:0.5。

4.权利要求1-3中任一项所述的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按配比将海蜇胶原蛋白溶液、海藻酸钠溶液、透明质酸钠溶液、聚乙二醇溶液、抗坏血酸溶液混合，搅拌均匀，得到粘稠溶液；

S2、将步骤S1得到的粘稠溶液脱气后，导入模具中，采用凝固剂对所述粘稠溶液进行交联固化，得到海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶；

S3、将步骤S2得到的海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶采用浸渍法吸附肌类抗菌剂，得所述海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，混合温度为25±3℃，搅拌速度为700-1200rpm/min，搅拌时间为12-24h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，粘稠溶液脱气的方法为超声脱气、真空脱气或真空辅助超声脱气。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述凝固剂为10-15wt.％的钙离子溶液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钙离子溶液为氯化钙溶液、乳酸钙溶液或醋酸钙溶液。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述肌类抗菌剂为吡啶季铵盐或聚六亚甲基双胍盐酸盐；所述肌类抗菌剂在所述海蜇胶原蛋白混合物固态水凝胶中的载量为0.5-1wt％。

10.权利要求1-3中任一项所述的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料或者权利要求4-9中任一项所述的制备方法制备得到的海蜇胶原蛋白混合物水凝胶复合功能敷料在制备治疗烫伤医疗产品中的应用。