CN1810298A

CN1810298A - 一种抑菌聚电解质多孔材料及其制备方法

Info

Publication number: CN1810298A
Application number: CN 200610018182
Authority: CN
Inventors: 樊李红; 黄进; 徐咏梅; 郑化
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: CN100411690C

Abstract

本发明涉及一种适于止血、敷伤口用的多孔材料。一种抑菌聚电解质多孔材料，其特征在于它包括1~5wt％的壳聚糖溶液和1~5wt％的海藻酸钠溶液原料，按重量比1∶4~4∶1共混和冷冻干燥制得；其中，壳聚糖溶液为壳聚糖溶于醋酸水溶液所得。所述的原料还包括磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮－碘抑菌剂，磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮－碘的加入量为壳聚糖和海藻酸钠重量的3~10％。该多孔材料具有无毒性、较大的孔径、较高的吸水率和较短的止血时间。

Description

一种抑菌聚电解质多孔材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种适于止血、敷伤口用的多孔材料。

背景技术

近年来，海绵在药物缓释、伤口敷料、细胞培养和组织工程等领域得到广泛的应用，利用天然的生物高分子开发生物医用海绵和多孔材料成为研究的热点。壳聚糖(Chitosan)是一种聚阳离子多糖，其基本结构单元为β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖。壳聚糖具有良好的生物活性和生物相容性，研究表明其同样具有促进伤口愈合及止血的作用，因此在人造皮肤、止血材料及伤口包扎材料等方面的研究与应用引人注目。海藻酸提取自褐藻，是由β-(1→4)-D-甘露糖醛酸和α-(1→4)-L-古罗糖醛酸组成的聚阴离子杂多糖。海藻酸钠(Sodium alginate)是海藻酸的钠盐，具有促进伤口愈合、止血的功能，在伤口处理方面的应用日益广泛。壳聚糖通常被制备成海绵材料，用于骨组织再生、细胞培养支架以及伤口敷料。但是，壳聚糖海绵常用的交联剂-戊二醛的毒性直接限制了其在生物医学方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒性的抑菌聚电解质多孔材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种抑菌聚电解质多孔材料，其特征在于它包括1~5wt％的壳聚糖溶液和1~5wt％的海藻酸钠溶液原料，按重量比1∶4~4∶1共混和冷冻干燥制得；其中，壳聚糖溶液为壳聚糖溶于醋酸水溶液所得。

所述的原料还包括磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘抑菌剂，磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘的加入量为壳聚糖和海藻酸钠重量的3~10％。

一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到1~5wt％的壳聚糖溶液，2).将1~5wt％的壳聚糖溶液与1~5wt％的海藻酸钠溶液按重量比1∶4~4∶1混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

所述的步骤2)中，将磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘的加入量占壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中物质干重量(即壳聚糖和海藻酸钠重量)的3~10％。

本发明通过溶液共混和冷冻干燥制备出一种抑菌聚电解质多孔材料，该材料避免使用具有毒性的交联剂，具有无毒性的特点；本发明比纯壳聚糖多孔材料具有较大的孔径和较高的吸水率，比明胶海绵和医用胶布具有较短的止血时间。通过对不同抑菌剂的负载实现了抑菌性能，载磺胺嘧啶银的多孔材料能持续抑菌，而载聚乙烯吡咯烷酮-碘的多孔材料初始杀菌能力强。本发明工艺安全、简单有效、符合环保要求。本发明的多孔材料适用于医用止血材料及伤口敷料。

附图说明

图1-1是本发明比较例1的CS多孔材料截面的扫描电镜图谱

图1-2是本发明实施例2的CSAL31多孔材料截面的扫描电镜图谱

图1-3是本发明实施例2的CSAL11多孔材料截面的扫描电镜图谱

图1-4是本发明实施例1的CSAL13多孔材料截面的扫描电镜图谱

图2是本发明多孔材料的吸水率结果图

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于1％的醋酸水溶液得到2wt％(重量百分比浓度)的壳聚糖溶液，2).然后将其按1∶3重量比例与2wt％(重量百分比浓度)海藻酸钠溶液混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).接着将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到抑菌聚电解质多孔材料(壳聚糖/海藻酸钠多孔材料)，标号为CSAL13。其孔隙结构、吸水率、止血时间的结果分别示于图1-4、图2和表1。

实施例2：

制备方法同实施例1，仅仅改变壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液混合时的配比为1∶1和3∶1，得到的产品分别标号为CSAL11和CSAL31。其孔隙结构、吸水率、止血时间的结果分别示于图1-3、图1-2、图2和表1。

实施例3：

1)、一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于1％的醋酸水溶液得到2wt％的壳聚糖溶液，2).然后将其按1∶3重量比例与2wt％海藻酸钠溶液混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，将磺胺嘧啶银抑菌剂分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，其加入量占混合溶液中物质干重(即壳聚糖和海藻酸钠重量)的7％，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).接着将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到抑菌聚电解质多孔材料(载磺胺嘧啶银的多孔材料)，标号为CSAL31_Ag。其抑菌性能评价示于表2。

2)、上述的制备方法仅仅改变壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液混合时的配比为1∶1和3∶1，得到的产品分别标号为CSAL11_Ag、CSAL13_Ag。其抑菌性能评价示于表2。

实施例4：

1)、一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于1％的醋酸水溶液得到2wt％的壳聚糖溶液，2).然后将其按1∶3重量比例与2wt％海藻酸钠溶液混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，将聚乙烯吡咯烷酮-碘抑菌剂分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，其加入量占混合溶液中物质干重(即壳聚糖和海藻酸钠重量)的7％，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).接着将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到抑菌聚电解质多孔材料(载聚乙烯吡咯烷酮-碘的多孔材料)，标号为CSAL31₁。其抑菌性能评价示于表2。

2)、上述的制备方法仅仅改变壳聚糖溶液和海藻酸钠溶液混合时的配比为1∶1和3∶1，得到的产品分别标号为CSAL11₁、CSAL13₁。其抑菌性能评价示于表2。

比较例1：

将壳聚糖溶于1％的醋酸水溶液中得到2wt％的壳聚糖溶液，将其倒入模具内冷冻干燥，然后依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥得到纯壳聚糖多孔材料，标号为CS。其孔隙结构、吸水率、止血时间的结果分别示于图1-1、图2和表1。

1、孔径比较：本发明相对于纯CS多孔材料截面小而密的孔洞结构，本发明的多孔复合材料的孔径增大。

2、吸水率比较：将一定质量的多孔材料置于装有无水CaCl₂的干燥器中，室温下干燥至恒重，称量得到试样干重(W_dry)。将其浸入盛蒸馏水的称量瓶中于室温下充分溶涨后，取出并用滤纸吸干表面水分后称重，得到试样的湿重(W_wet)。试样的吸水率(WA)按下式计算得到：

WA = \frac{W_{wet} - W_{dry}}{W_{dry}}

随着海藻酸钠含量的增加，本发明的多孔复合材料的吸水率增加，特别是CSAL13比纯CS多孔材料的吸水率提高了约130％。

3、止血时间比较：

表1.各种止血材料的止血时间

止血材料	止血时间/s
止血材料	止血时间/s	CSCSAL31CSAL11CSAL13明胶海绵医用纱布	514643455966

首先在小白鼠的后肢制造1cm×1cm的出血创面，然后分别用不同配比的CSAL(CSAL31、CSAL11、CSAL13，以下相同)多孔材料敷压止血，记录止血时间。同时，以市售医用纱布和明胶海绵作为对照。各种材料分别进行平行试验3例，计算得到平均止血时间。

CSAL聚电解质多孔材料的止血性能明显优于明胶海绵和医用纱布，同时其止血时间也较纯CS多孔材料短。

4、抑菌性能：

表2.载聚乙烯吡咯烷酮-碘的多孔材料和载磺胺嘧啶银的多孔材料的抑菌性能。

载抑菌剂的多孔材料	抑菌圈直径(d)/mm
	抑菌圈直径(d)/mm			2天	4天	6天
	CSAL31₁CSAL11₁CSAL13₁	20.020.021.0	4.03.83.5	2天	4天	6天	000
CSAL31_Ag	CSAL31₁CSAL11₁CSAL13₁	20.020.021.0	4.03.83.5	10.0	8.3	7.5	000

CSAL11_Ag	10.5	8.0	7.8
CSAL11_Ag	10.5	8.0	7.8	CSAL13_Ag	10.0	8.1	7.5

将多孔材料制成直径为10mm的圆形试样，经紫外线灭菌15min后测试多孔材料的抑菌性能。实验中每两天换一次培养基和菌液，以未载药膜为对照，测量载药膜对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径(d，单位mm)，跟踪检测抑菌圈直径随时间的变化。其中，抑菌圈直径是由载药多孔材料的抑菌圈直径减去未载药多孔材料抑菌圈直径得到。

载磺胺嘧啶银的多孔材料能持续抑菌，而载聚乙烯吡咯烷酮-碘的多孔材料具有初始杀菌能力强的特点。

实施例5：

一种聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到1wt％的壳聚糖溶液，2).将1wt％的壳聚糖溶液与5wt％的海藻酸钠溶液按重量比1∶4混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

实施例6：

一种聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到5wt％的壳聚糖溶液，2).将5wt％的壳聚糖溶液与1wt％的海藻酸钠溶液按重量比4∶1混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

实施例7：

一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到1wt％的壳聚糖溶液，2).将1wt％的壳聚糖溶液与5wt％的海藻酸钠溶液按重量比1∶4混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，将磺胺嘧啶银分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，磺胺嘧啶银的加入量占壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中物质干重量(即壳聚糖和海藻酸钠重量)的3％；充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥：3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

实施例8：

一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到5wt％的壳聚糖溶液，2).将5wt％的壳聚糖溶液与1wt％的海藻酸钠溶液按重量比4∶1混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，将聚乙烯吡咯烷酮-碘分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，聚乙烯吡咯烷酮-碘的加入量占壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中物质干重量(即壳聚糖和海藻酸钠重量)的10％；充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

本发明的壳聚糖溶液、海藻酸钠溶液、磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。

Claims

1.一种抑菌聚电解质多孔材料，其特征在于它包括1~5wt％的壳聚糖溶液和1~5wt％的海藻酸钠溶液原料，按重量比1∶4~4∶1共混和冷冻干燥制得；其中，壳聚糖溶液为壳聚糖溶于醋酸水溶液所得。

2.根据权利要求1所述的一种抑菌聚电解质多孔材料，其特征在于：所述的原料还包括磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘抑菌剂，磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘的加入量为壳聚糖和海藻酸钠重量的3~10％。

2.如权利要求1所述的一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1).首先将壳聚糖溶于醋酸水溶液得到1~5wt％的壳聚糖溶液，2).将1~5wt％的壳聚糖溶液与1~5wt％的海藻酸钠溶液按重量比1∶4~4∶1混合得壳聚糖/海藻酸钠混合溶液，充分搅拌得到聚电解质复合物，匀浆后倒入模具内冷冻干燥；3).将模具内冷冻干燥后的聚电解质复合物依次在CaCl₂和NaOH溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，再次于模具内冷冻干燥，得到产品。

4.根据权利要求1所述的一种抑菌聚电解质多孔材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中，将磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘分散在壳聚糖/海藻酸钠混合溶液中，磺胺嘧啶银或聚乙烯吡咯烷酮-碘的加入量为壳聚糖和海藻酸钠重量的3~10％。