CN1225370A - 医用高分子水凝胶膜的辐射接枝方法 - Google Patents

Abstract

本发明属高分子聚合物生物医学材料领域,采用聚氧化乙烯、聚乙烯醇、水为原料,经铸膜、冷热循环处理,辐射加工等工艺步骤制成水凝胶膜,本方法制备工艺简单,节省原材料,降低了成本,产品性能好,具备极好的亲水性、通透性和组织相容性。

Description

医用高分子水凝胶膜的辐射接枝方法

本发明属高分子聚合物生物医学材料领域，具体涉及一种医用高分子材料水凝胶膜的辐射接枝工艺。

医学临床中对创伤、烧伤等各种较大面积皮肤伤口的处理，一般应用生物材料如自体、同种异体或异种皮肤移植以保护创面、减少感染，加速愈和。然而这些生物材料来源有限，并且采用猪皮移植则会使受体产生强烈的排斥反应。而要去除异种皮肤中致敏物质只留下胶原纤维，需要十分复杂的工艺技术过程。目前，国际上应用高分子聚合物经辐射交联，即应用钴-60 γ射线以及电子加速器的β电子束辐射加工，可制备具有多种用途的医用水凝胶材料，如人工皮肤伤口敷料、药物缓释系统，心脏瓣膜，感受器，人工晶体和隐形眼镜等。由于医用水凝胶材料具有良好的亲水性、柔韧性、通透性和组织相容性，并且辐射合成与灭菌可同时完成，因此作为一种医用材料已被医学临床所接受。

常用的高分子材料有聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酰胺等，可作为原料制作医疗用品，对机体是无毒的。采用不同的高分子材料，其加工工艺不同，产品的性能和使用效果也有相当的差别。由日本Yoshii F等人Radiat.Phys.Chem.vol 46.NO.2 pp.169-174,1995提供的用化学缩醛法增强水凝胶机械强度的辐射前处理工艺，该工艺较复杂；美国Peppas N.A和ScoffJ.E等人J.of controlled Releaset 18(1992)95-100提供了冻融循环技术增强水凝胶的机械强度，然而需在-20℃-25℃循环5次；波兰RosiakJ.M和Olejniczak J.等人Rodiat.Phys.Chem.Vo142,No.4-6,pp903-906,1993年描述的水凝胶产品厚度为3-4毫米。

本发明的目的在于提供一种工艺简便，节省原材料，降低成本的医用高分子水凝胶膜的辐射接枝新工艺，此工艺可使产品性能更优异，可具有极好的亲水性、通透性和组织相容性。

本发明的技术方案如下：

本发明应用聚氧化乙烯和聚乙烯醇，在高温下形成均一水溶液，在冷热循环中高分子聚合物链之间形成物理凝集，再经电子束辐射交联接枝，将两种性质不同的聚合物接在一起，形成性能特殊的接枝物。

工艺过程如下：

配料→铸模→冷热循环处理定型→辐射接枝→冷却备用

1、配料：选用聚氧化乙烯和聚乙烯醇为原材料。

聚氧化乙烯6-24％、聚乙烯醇2-12％，水70-90％。

上述混合物水溶液经加热溶解，使之成为一种均匀混合物水溶液。

2、铸模：将上述混合物水溶液倒入各种规格的平底容器，铸模厚度为1.5-2mm，使之降温凝固。

3、冷热循环处理：将上述混合物水溶液连容器置冰箱内，温度0-5℃、时间24-36小时，然后取出，置室温22-27℃、时间12-24小时，如此进行2次冷热循环处理，以形成高分子聚合物链之间的物理交联。

4、辐射加工：可采用钴-60和电子加速器进行辐照接枝交联。

(1)将其样品运用电子加速器进行辐照接枝交联；条件：剂量率为20kGy/次，室温为22-27℃，剂量为40-60kGy。

(2)用钴60辐照接枝交联；剂量率为10kGy/H，剂量为40-60kGy。

5、在无菌条件下将上述经过辐照接枝交联后的样品取出，放入0-5℃冰箱保存备用。

本发明的优点在于：

改进了目前水凝胶制备中较复杂的辐射前处理工艺，使制备工艺简便，节省原材料，降低了成本，使产品性能更为优异，减少了样本厚度，增加了机械强度。克服了传统医用纱布，猪皮等生物敷料粘连伤口和组织排斥反应等缺点。本水凝胶膜具备极好的亲水性，柔韧性，通透性和组织相容性，是处理各种皮肤损伤的理想伤口敷料，可部分或全部取代传统的沙布敷料和异体皮肤移植。

本发明有如下附图：

图1辐射接枝聚氧化乙烯水凝胶的凝胶分数

图2辐射接枝聚氧化乙烯水凝胶的膨胀度

图3辐射接枝聚氧化乙烯水凝胶的抗张强度

图4辐射接枝聚氧化乙烯水凝胶的断裂伸长率

实施例1：聚氧化乙烯与聚乙烯醇辐射接枝共聚物水凝胶伤口敷料的制备。

(一)电子束β电子辐射接枝：

1、称取聚氧化乙烯28克，聚乙烯醇12克放入160克去离子水中，加热溶解。

2、将均匀溶解的聚氧化乙烯和聚乙烯醇混合物溶液倒入培养皿中，溶液厚度为2mm，并降温凝固。

3、将培养皿样品置4℃冰箱内24h，然后取出置室温(25℃)12h，如此冷热循环处理2次。

4、将冷热循环处理后的样品应用电子加速器β电子进行辐射交联接枝。辐射条件：电流10mA，加速器能量1.7MeV，剂量率20kGy/次，室温25℃，剂量40kGy。

5、辐射制备的水凝胶样品无菌4℃冰箱保存备用。

(二)Co-60γ辐射接枝：

1、Co-60γ辐射接枝前准备方法与电子辐射1-3步骤相同。

2、将培养皿样品应用Co-60γ射线辐射，辐射条件：剂量率10kGy/小时，时间4小时，剂量40kGy,25℃。

3、辐射制备的水凝胶样品置4℃冰箱无菌保存备用。聚氧化乙烯与聚乙烯醇辐射接枝共聚物水凝胶伤口敷料的理化特性指标测试

(一)水凝胶凝胶分数测定

1、将水凝胶样品剪成1×2cm小块，共3块，放入小烧杯中，置真空干燥24小时

2、称重不锈钢网袋重量为0.5334克

3、将已干燥的水凝胶块分别放入不锈钢网袋内，称重均值为0.5495克，

然后放入水中加热溶解未交联的溶胶

4、将上述不锈钢网袋放入甲醇液内1小时，取出室温干燥，然后置于真空干燥器内24小时，干燥后称重为0.5439克。

5、计算：

凝胶分数(％)=65。2

(二)水凝胶膨胀度测定

膨胀度(％)=1892。6

注：1、干燥水凝胶重量为将水凝胶样品一式3份置于真空干燥器内24小时后称重；

2、将已干燥的水凝胶样本放入蒸馏水中浸泡24小时后称重。

(三)水凝胶抗张强度和断裂伸长率测定

1、将水凝胶样本用型号为ASTMD-1822-L的刀具切成哑铃状样本，哑铃样本中间宽度为0.3cm，每一水凝胶样本切成6只哑铃状待测样本，用测厚仪测量样本厚度(毫米)。

2、将待测样本应用长春产拉伸机测量抗张强度，速率为100毫米/分。

3、同时测量哑铃状样本中间1厘米在拉伸至断裂时的最大伸长度。

4、计算：

抗张强度(MPa)=4.5

断裂伸长率(％)=900

(四)水凝胶理化性能测定结果

辐射交联接枝形成的聚氧化乙烯水凝胶的理化特性示于图1,2,3,4。符号为三角形的曲线代表重量比为20％的接枝了聚乙烯醇(PVA)的聚氧化乙烯(PEO)水凝胶样本的理化特性。结果表明：

1、接枝的聚氧化乙烯水凝胶的凝胶分数随辐射剂量的增加而增加，至80KGY后趋于饱和，40KGY辐射时为63.4％(图1)。

2、水凝胶膨胀度随辐射剂量增加而降低，接枝的聚氧化乙烯水凝胶的膨胀度在40KGY辐射时为1310.1％，(图2)。

3、水凝胶的抗张强度随辐射剂量的增加而降低，在40KGY辐射时接枝的聚氧化乙烯水凝胶的抗张强度最高为4.8MPa，(图3)。

4、水凝胶的断裂伸长率随辐射剂量增加而降低，在40KGY辐射时，接枝的聚氧化乙烯水凝胶的断裂伸长率为537％，(图4)。

由上述水凝胶伤口敷料的理化性能测试结果可见，辐射接枝了聚乙烯醇的聚氧化乙烯水凝胶具有适度的凝胶分数、膨胀度和断裂伸长率，尤其具有理想的机械强度，是处理各种皮肤损伤的理想的伤口敷料，可部分或全部取代传统的纱布敷料和异体皮肤移植。

Claims (4)

1、一种医用高分子水凝胶膜的辐射接枝方法，其特征在于：工艺步骤为：

A、配料：

聚氧化乙烯  6-24％

聚乙烯醇    2-12％

水         70-90％

B、铸膜：将上述原料混合，加热溶解，使成为均匀混合物水溶液，将

上述溶液倒入各种规格的平底容器中成模，使之降温凝固，

C、冷热循环处理，将铸好的膜置于冷、热不同温度下循环处理，

D、辐射加工：

使用电子加速器进行辐射交联接枝，剂量率为20kGy/次，剂量40-

60kGy，温度22-27℃，

E、灭菌后0-5℃保存，

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铸膜的厚度为1.5-2.0mm，

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：冷热循环处理低温为0-5℃，时间24-36小时，热温为22-27℃，时间为12-24小时，

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：辐照加工还可使用钴-60辐照接枝交联，剂量率为10kGy/小时，剂量为40-60kGy。

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