TWI741242B

TWI741242B - 雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法

Info

Publication number: TWI741242B
Application number: TW107145723A
Authority: TW
Inventors: 白孟宜; 陳孟專; 林佳頴; 陳威穎
Original assignee: 國立臺灣科技大學; 生命之星國際股份有限公司
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2021-10-01
Also published as: TW202024119A

Abstract

本發明係揭示一種雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法，其中該雙層蠶絲蛋白敷料主要係由一蠶絲蛋白層與連接至該蠶絲蛋白層的一降解蠶絲蛋白層所組成。值得特別強調的是，動物實驗係證實，本發明之雙層蠶絲蛋白敷料不但具有優秀的傷口止血效果，同時於傷口沾黏程度這一方面亦同樣有優秀的表現。

Description

雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法

本發明係關於傷口敷料(Wound dressing)的相關技術領域，尤指一種雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法。

根據狹義性的定義，傷口係指皮膚組織受到損傷。眾所周知的是，在人體自身的凝血機能正常運作的情況下，皮膚上的傷口的出血會由血小板凝固；然而，對於凝血機能較差的人，利用止血產品來止住皮膚傷口的持續出血是較為理想的選擇。直接加壓止血法與止血帶止血法是最常使用的兩種止血手段；其中，直接加壓止血法的具體實施方式係先以敷料蓋住皮膚傷口，然後隔著敷料對皮膚傷口施予壓力，阻止傷口繼續出血。眾所周知的OK繃便是應用直接加壓止血法的一種傷口敷料。

近年來，天然材料於止血敷料(Hemostatic dressing)的應用被廣泛地加以研究，進而在市場上推出各種天然材料止血敷料。所述天然材料例如：明膠、纖維蛋白、殼聚糖；其中，蠶絲蛋白(Silk fibroin)即為一種天然高分子纖維蛋白。中國專利公開號 CN103497240A揭示了一種蠶絲絲素肽粉止血材料的製備方法。根據中國專利公開號CN103497240A的揭示內容，可以得知所述蠶絲絲素肽粉止血材料的製造方法包括以下步驟：(1)將蠶繭切成片狀，接著將其置入質量百分比濃度為2%的中性絲光皂溶液之中以進行精煉處理(Fabric refining process)；(2)於精煉處理的過程中，以質量百分比濃度為0.05%的碳酸鈉溶液與去離子水反覆洗淨該些片狀蠶繭；同時，以質量百分比濃度為0.5%的苦味酸胭脂紅溶液檢驗該些片狀蠶繭是否完成脫膠(degumming)；(3)將完成脫膠的蠶絲絲素蛋白以1：20的浴比配製出蠶絲絲素蛋白的鹽溶液，於80-180℃的製程溫度與100-500kPa的製程壓力之下處理2-24小時，獲得蠶絲絲素蛋白溶液；以及(4)對蠶絲絲素蛋白溶液執行冷凍乾燥處理，獲得蠶絲絲素肽粉止血材料。

於前述步驟(3)之中，所述鹽溶液由氯化鈣、乙醇與水按照0.1-1：0.1-1：1的重量百分比所配成。並且，熟悉蠶絲絲素蛋白的工程師可以由上述製造方法的執行步驟得知，此蠶絲絲素肽粉止血材料實際上是蠶絲絲素蛋白水解的中間產物(intermediate)。值得說明的是，根據中國專利公開號CN103497240A的揭示內容，吾人可以得知所述蠶絲絲素肽粉的止血性能約87±11秒，與市售的Arista止血粉的止血性能相差無幾。

即使中國專利公開號CN103497240A所揭示的蠶絲絲素肽粉止血材料具有優秀的止血性能，但本案發明人仍舊發現其具有以下實際應用上的缺陷：(1)由於蠶絲絲素肽粉為顆粒狀，直接應用在皮膚傷口上之時，患者會因為組織液與蠶絲絲素肽粉之間的沾黏而感到不適；(2)承上述第1點，在蠶絲絲素肽粉應用在皮膚傷口處之後，若接著對皮膚傷口施加壓力，則患者會因為傷口直接受到顆粒狀的蠶絲絲素肽粉的刺激而感到不適。

由此可知，雖然中國專利公開號CN103497240A揭示了相當具有未來應用潛力的蠶絲絲素肽粉止血材料，但是該蠶絲絲素肽粉止血材料仍具有許多實務面的缺陷與不足。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成本發明之一種雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法。

本發明之主要目的在於提出一種雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法，其中該雙層蠶絲蛋白敷料主要係由一蠶絲蛋白層與連接至該蠶絲蛋白層的一降解蠶絲蛋白層所組成。值得特別強調的是，動物實驗係證實，本發明之雙層蠶絲蛋白敷料不但具有優秀的傷口止血效果，同時於傷口沾黏程度這一方面亦同樣有優秀的表現。

為了完成上述本發明之目的，本案發明人係提供所述雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法的一實施例，係包括：一蠶絲蛋白層；以及一降解蠶絲蛋白層(Degraded silk fibroin layer)，係連接至該蠶絲蛋白層。

於前述雙層蠶絲蛋白敷料的實施例中，係更包括：一基材，係連接至該蠶絲蛋白層，用以將該蠶絲蛋白層與該降解蠶絲蛋白層攜載於其一表面之上；以及一背材，係連接至該基材的另一表面之上，並具有至少一膠黏層。

並且，為了完成上述本發明之目的，本案發明人係提供所述雙層蠶絲蛋白敷料的製造方法的一實施例，係包括以下步驟：(1)備好一蠶繭材料，並對該蠶繭材料進行一脫膠處理，以獲得一蠶絲蛋白；(2)將該蠶絲蛋白溶於一鹽類溶液之中，以獲得一蠶絲蛋白溶液；(3)對該蠶絲蛋白溶液執行一透析處理，以獲得一蠶絲蛋白透析液；(4)將該蠶絲蛋白透析液分成一第一透析液與一第二透析液；(5)透過對該第一透析液執行一第一離心處理的方式而獲取一第一上清液；(6)對該第二透析液執行一降解處理以獲取一降解蠶絲蛋白溶液，並藉由該降解蠶絲蛋白溶液與一二價金屬鹽溶液混合的方式而獲得一混合溶液；(7)透過對該混合溶液執行一第二離心處理的方式而獲取一第二上清液；以及 (8)將該第一上清液與該第二上清液執行一凍乾處理，以獲得一蠶絲蛋白層與一降解蠶絲蛋白層，接著結合該降解蠶絲蛋白層與該蠶絲蛋白層。

<本發明>

1:雙層蠶絲蛋白敷料

11:蠶絲蛋白敷料單元

111:蠶絲蛋白層

112:降解蠶絲蛋白層

13:離型膜

SA:感測劑

121:膠黏層

2:人體

21:傷口

S1-S8:步驟

3:模具

3A:第一模具

3B:第二模具

4:彈性繃帶

10:基材

12:背材

<習知>

無

圖1係顯示本發明之一種雙層蠶絲蛋白敷料的第一實施例的示意性立體圖；圖2係顯示本發明之雙層蠶絲蛋白敷料之應用例的示意性立體圖；圖3A與圖3B係顯示本發明之一種雙層蠶絲蛋白敷料的製造方法的流程圖；圖4A係顯示蠶絲蛋白敷料單元的獲得過程的示意圖；圖4B係顯示蠶絲蛋白敷料單元的獲得過程的示意圖；圖5係顯示蠶絲蛋白層之機械性質測試的架構圖；圖6係顯示鈣降解蠶絲蛋白之機械性質測試的架構圖；圖7係顯示拉伸時間相對於壓力值(mmHg)的曲線圖；圖8係顯示拉伸時間相對於壓力值(mmHg)的曲線圖；圖9係顯示各組所使用的試驗物的吸收血液量的統計長條圖；以及圖10係顯示各組所使用的試驗物的吸收血液量的統計長條圖。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種雙層蠶絲蛋白敷料及其製造方法，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

第一實施例

請參閱圖1，係顯示本發明之一種雙層蠶絲蛋白敷料的第一實施例的示意性立體圖。並且，請同時參閱圖2，係顯示本發明之雙層蠶絲蛋白敷料之應用例的示意性立體圖。如圖1所示，所述雙層蠶絲蛋白敷料1的第一實施例即為一蠶絲蛋白敷料單元11，包括：一蠶絲蛋白層111與連接至該蠶絲蛋白層111的一降解蠶絲蛋白層(Calcium-degradation silk fibroin layer)112。如圖2所示，實際應用此雙層蠶絲蛋白敷料1之時，係透過令該降解蠶絲蛋白層112接觸人體2上的一處傷口21的方式，使得該雙層蠶絲蛋白敷料1完全覆蓋該傷口21。

製造方法

請參閱圖3A與圖3B，係顯示本發明之一種雙層蠶絲蛋白敷料的製造方法的流程圖。如圖所示，本發明之雙層蠶絲蛋白敷料的製造方法係首先執行步驟S1：備好一蠶繭材料，並對該蠶繭材料進行一脫膠處理，以獲得一蠶絲蛋白。對蠶繭或其片狀物進行脫膠時，通常係將蠶繭或其片狀物置於0.05g/L的Na₂CO₃溶液之中，在85-100℃的溫度下處理2-3個小時；接著，用弱鹼調節溶液的pH值至9-11，在70-80℃的溫度下對溶液施加超聲波，歷時90-120min。另一種常用的脫膠方式係先將蠶繭或其片狀物置於濃度為0.25%的十二烷基硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate,SDS)之中，接著在85-100℃的溫度下處理1個小時。繼續地，用去離子水清洗過蠶繭後，再將其置入濃度為0.25%的Na₂CO₃溶液之中，接著在85-100℃的溫度下處理1個小時。完成之後，再以去離子水沖洗蠶繭。

由上述說明可知，本發明並不限定特殊的蠶繭材料的脫膠方式。完成步驟S1之後，方法流程係接著執行步驟S2：將該蠶絲蛋白溶於一鹽類溶液之中，以獲得一蠶絲蛋白溶液。所述鹽類溶液為中性鹽溶液，其中，所述中性鹽為例如鋰、鍶或鋇的氯化物、溴化物或碘化物。另一方面，鈣-醇體系的溶液也經常被用來溶解蠶絲蛋白，例如由CaCl2、乙醇與水所組成的三元溶液，其中三者的莫爾比可以是1：2：8。顯然地，本發明亦不限制特殊的蠶絲蛋白的溶解方式。

如圖3A所示，方法流程係接著執行步驟S3與步驟S4：對該蠶絲蛋白溶液執行一透析處理以獲得一蠶絲蛋白透析液，並進一步地將該蠶絲蛋白透析液分成一第一透析液與一第二透析液。繼續地，於步驟S5之中，係透過對該第一透析液執行一第一離心處理的方式而獲取一第一上清液。值得注意的是，本發明之製造方法係利用步驟S6的執行，對該第二透析液執行一降解處理以獲取一降解蠶絲蛋白溶液，並藉由該降解蠶絲蛋白溶液與一二價金屬鹽溶液混合的方式而獲得一混合溶液。進一步地，於步驟S7之中，係透過對該混合溶液執行一第二離心處理的方式而獲取一第二上清液。

於步驟S6之中，所述降解處理係藉由添加一蛋白酶溶液至該第二透析液之中而完成，且該蛋白酶溶液包括一緩衝液與一蛋白酶。較常使用的緩衝液係例如磷酸鹽緩衝生理鹽水(Phosphate buffered saline,PBS)或去離子水。並且，該蛋白酶可為下列任一者：澱粉液化芽孢菌蛋白酶、灰色鏈酶菌蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、糜蛋白酶、或羧化酶。特別地，該蛋白酶的分子量可介於25kDa至35kDa之間。另一方面，步驟S6所使用的二價金屬鹽溶液包括一二價金屬鹽與一溶液，且其濃度至少0.2mg/mL。其中，該溶液為水，且該二價金屬鹽可為下列任一者：氯化鋅、氯化鈣、或氯化鎂。

最終，於步驟S8之中，係將該第一上清液與該第二上清液執行一凍乾處理，以獲得一蠶絲蛋白層111與一降解蠶絲蛋白層112，接著結合該降解蠶絲蛋白層112與該蠶絲蛋白層111。請重複參閱圖1，並請同時參閱圖4A與圖4B，係顯示蠶絲蛋白敷料單元的獲得過程的示意圖。如圖4A所示，欲獲得蠶絲蛋白敷料單元11，可先將步驟S7所得到的第二上清液倒入一模具3(例如：杯子)之中；接著，經過凍乾處理之後，一降解蠶絲蛋白層112即於該模具3內成型。繼續地，再將步驟S5所得到的第一上清液倒入該模具3之中；而後，經過再次的凍乾處理之後，一蠶絲蛋白層111即成型於該降解蠶絲蛋白層112之上。

當然本發明不限定以圖4A所示的製程方式完成蠶絲蛋白敷料單元11之製作。如圖4B所示，欲獲得蠶絲蛋白敷料單元11，也可先將步驟S7所得到的第二上清液與步驟S5所得到的第一上清液分別倒入一第一模具3A與一第二模具3B之中；接著，經過凍乾處理之後，一降解蠶絲蛋白層112即於該第一模具3A內成型且一蠶絲蛋白層111即於該第二模具3B內成型。繼續地，只要結合該降解蠶絲蛋白層112與該蠶絲蛋白層111即可完成蠶絲蛋白敷料單元11之製作。於此，必須補充說明的是，於步驟S4的混合溶液之中加入乙醇(酒精)，有助於降低步驟S8所製得之降解蠶絲蛋白層112的孔隙率(Porosity)。當然，熟悉蠶絲蛋白敷料的生技工程師都知道，凍乾處理的製程溫度與時間也會影響蠶絲蛋白層111與/或降解蠶絲蛋白層112的孔隙率。另一方面，如圖4B所示，在倒入第一模具3A之中的第二上清液的體積與倒入第二模具3B之中的第一上清液的體積相同的情況下，最終成型於第二模具3B之中的蠶絲蛋白層111的平均孔隙面積(Mean pore area)會大於最終成型於第一模具3A之中的降解蠶絲蛋白層112的平均孔隙面積。

第二實施例

請重複參閱圖1，本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1的第二實施例係包括：由蠶絲蛋白層111與降解蠶絲蛋白層112所組成的蠶絲蛋白敷料單元11以及一傷口癒合促進劑；其中，該傷口癒合促進劑係滲於該蠶絲蛋白層111與/或該降解蠶絲蛋白層112之中。值得特別說明的是，市售的抗菌敷料通常包含六次甲基雙醋酸氯啶(Chlorhexidine diacetate)，係為一種處方級消毒劑(抗菌劑)。因此，此六次甲基雙醋酸氯啶也可以應用為一種傷口癒合促進劑，添加進蠶絲蛋白層111與/或降解蠶絲蛋白層112之中。當然，還有其它天然或人工的傷口癒合促進劑(或抗菌劑)可以被應用在本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1的第二實施例的製作，包括：銀離子、含有橙皮苷的橙皮萃取物、含有天麻苷的天麻萃取物、柑橘多酚、由玻尿酸與至少一種維生素所組成的組合物、鱸魚萃取物、由一α-螺旋 (α-helix)胜肽與一短胜肽所組成的組合物、仙后水母萃取物、類茄紅素萃取物、天山雪蓮之外植體萃取物、萃取自牛樟芝的4,7-二甲氧基-5甲基-1,3-苯並二氧環(4,7-dimethoxy-5-methyl-1,3-benzodioxole)、由金銀花酒萃物與薄荷水萃物所組成的組合物、由接骨木屬植物的萃取物與菘藍屬植物的萃取物所組成的組合物、珊瑚萃取物、靈芝的免疫調節蛋白LZ-8、血藍素、或由左手香萃取物與積雪草萃取物所組成的組合物。

機械性質測試

圖5係顯示蠶絲蛋白層之機械性質測試的架構圖，且圖6係顯示降解蠶絲蛋白之機械性質測試的架構圖。如圖5與圖6所示，進行第一次的機械性質測試之時，係先將蠶絲蛋白層111與降解蠶絲蛋白層112連接至一彈性繃帶4之上；接著，施力至該彈性繃帶4，使該彈性繃帶4被拉長4公分，歷時共2小時。其中，實驗所使用的所述降解蠶絲蛋白層112為一鈣降解(Calcium-degradation silk fibroin layer)蠶絲蛋白層，亦即在前述步驟S6之中，使用氯化鈣的鹽溶液對所述第二透析液執行降解處理後，接著完成步驟S7即S8即獲得所謂的鈣降解蠶絲蛋白層。圖7係顯示拉伸時間相對於壓力值(mmHg)的曲線圖。由圖7的數據可以發現，即使彈性繃帶4被拉長4公分持續2小時，設置於該彈性繃帶4之上的蠶絲蛋白層111所提供的(敷料)壓力仍超過110mmHg。並且，設置於該彈性繃帶4之上的降解蠶絲蛋白層112所提供的(敷料)壓力同樣也超過110mmHg。

再者，進行第二次的機械性質測試之時，同樣是先將蠶絲蛋白層111與鈣降解蠶絲蛋白層連接至一彈性繃帶4之上；接著，施力至該彈性繃帶4，使該彈性繃帶4被拉長5公分，歷時共2小時。圖8係顯示拉伸時間相對於壓力值(mmHg)的曲線圖。由圖8的數據可以發現，即使彈性繃帶4被拉長5公分持續2小時，設置於該彈性繃帶4之上的蠶絲蛋白層111所提供的(敷料)壓力仍超過120mmHg。並且，設置於該彈性繃帶4之上的鈣降解蠶絲蛋白層所提供的(敷料)壓力同樣也超過120mmHg。醫護人員以及具有一般醫學知識的人們都知道，正常人的收縮壓係介於90mmHg至120mmHg之間。值得注意的是，收縮壓大於130mmHg便會被視為準高血壓。

動物實驗

動物實驗共兩次，且其目的在於驗證本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1的止血功效；並且，動物實驗所採用的動物為兔子。請參閱下表(1)，第一次的動物實驗包括三個組別。並且，第一次的動物實驗的執行流程係包括以下步驟：(1)以對應的試驗物覆蓋各組兔子身上的傷口，持續300秒；(2)移除該試驗物，持續300秒；(3)以新的試驗物覆蓋各組兔子身上的傷口，持續300秒；以及(4)移除該試驗物，持續300秒。

下表(2)與表(3)係統計了第一次的動物實驗的實驗數據。並且，圖9係顯示各組所使用的試驗物的吸收血液量的統計長條圖。由表(2)可知，在直接覆蓋傷口的情況下，由蠶絲蛋白層111與鈣降解蠶絲蛋白層組成的蠶絲蛋白敷料單元11對於傷口的止血效果的表現係明顯優於市售敷料與蠶絲蛋白層111。同時，由表(3)可知，所述蠶絲蛋白敷料單元11於傷口沾黏程度的表現亦優於蠶絲蛋白層111。

請繼續參閱下表(4)，第二次的動物實驗同樣包括三個組別。必須特別解釋的是，由於兔子的收縮壓落在90mmHg至120mmHg的範圍內，因此，動物實驗的試驗物係由一彈性繃帶4與連接至該彈性繃帶4的一敷料單元所組成。進行第二次的動物實驗時，係透過施力至該彈性繃帶4的兩側的方式來使得彈性繃帶4被拉長5公分，而後以該敷料單元覆蓋兔子身上的傷口。

下表(5)與表(6)係統計了第二次的動物實驗的實驗數據。並且，圖10係顯示各組所使用的試驗物的吸收血液量的統計長條圖。由表(5)可知，在加壓覆蓋傷口的情況下，由蠶絲蛋白層111與鈣降解蠶絲蛋白層組成的蠶絲蛋白敷料單元11對於傷口的止血效果的表現係明顯優於市售敷料與蠶絲蛋白層111。同時，由表(6)可知，所述蠶絲蛋白敷料單元11於傷口沾黏程度的表現亦非常優秀。簡單地說，在加壓覆蓋傷口的情況下，本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1不會於傷口處發生沾黏難以取下的不良狀況。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1及其製造方法；並且，經由上述可知本發明係具有下列之優點： (1)本發明揭示一種雙層蠶絲蛋白敷料1及其製造方法，其中該雙層蠶絲蛋白敷料1主要由一蠶絲蛋白層111與連接至該蠶絲蛋白層111的一鈣降解蠶絲蛋白層112所組成。值得特別強調的是，動物實驗係證實本發明之雙層蠶絲蛋白敷料1不但具有優秀的傷口止血效果，同時於傷口沾黏程度這一方面亦有優秀的表現。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1:雙層蠶絲蛋白敷料

11:蠶絲蛋白敷料單元

111:蠶絲蛋白層

112:降解蠶絲蛋白層

Claims

一種雙層蠶絲蛋白敷料，係包括：一蠶絲蛋白層；以及一降解蠶絲蛋白層，設置於該蠶絲蛋白層上，且該降解蠶絲蛋白層係連接至該蠶絲蛋白層；其中，該雙層蠶絲蛋白敷料的製造方法，係包括以下步驟：(1)備好一蠶繭材料，並對該蠶繭材料進行一脫膠處理，以獲得一蠶絲蛋白；(2)將該蠶絲蛋白溶於一鹽類溶液之中，以獲得一蠶絲蛋白溶液；(3)對該蠶絲蛋白溶液執行一透析處理，以獲得一蠶絲蛋白透析液；(4)將該蠶絲蛋白透析液分成一第一透析液與一第二透析液；(5)透過對該第一透析液執行一第一離心處理的方式而獲取一第一上清液；(6)添加一蛋白酶溶液於該第二透析液之中以執行一降解處理，從而獲取一降解蠶絲蛋白溶液，並藉由該降解蠶絲蛋白溶液與一二價金屬鹽溶液混合的方式而獲得一混合溶液；其中，該蛋白酶溶液包括一緩衝液與一蛋白酶，該蛋白酶可為下列任一者：澱粉液化芽孢菌蛋白酶、灰色鏈酶菌蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、糜蛋白酶或羧化酶，且該蛋白酶的分子量介於25kDa至35kDa之間；並且，該二價金屬鹽溶液包括一二價金屬鹽與一溶液，且其濃度至少為0.2mg/mL； (7)透過對該混合溶液執行一第二離心處理的方式而獲取一第二上清液；以及(8)將該第一上清液與該第二上清液執行一凍乾處理，以獲得一蠶絲蛋白層與一降解蠶絲蛋白層，接著結合該降解蠶絲蛋白層與該蠶絲蛋白層。
如申請專利範圍第1項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，係更包括：一基材，係連接至該蠶絲蛋白層，用以將該蠶絲蛋白層與該降解蠶絲蛋白層攜載於其一表面之上。
如申請專利範圍第1項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，其中，一傷口癒合促進劑係滲於該蠶絲蛋白層與/或該降解蠶絲蛋白層之中。
如申請專利範圍第1項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，其中，於該混合溶液之中加入乙醇有助於降低該降解蠶絲蛋白層的孔隙率(Porosity)。
如申請專利範圍第1項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，其中，該二價金屬鹽溶液的濃度至少0.2mg/mL，且該二價金屬鹽溶液包括一二價金屬鹽與一溶液。
如申請專利範圍第5項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，其中，該溶液為水，且該二價金屬鹽可為下列任一者：氯化鋅、氯化鈣、或氯化鎂。
如申請專利範圍第1項所述之雙層蠶絲蛋白敷料，其中，該緩衝液可為下列任一者：磷酸鹽緩衝生理鹽水(Phosphate buffered saline,PBS)或去離子水。