一种创伤修复材料及其制备方法
【专利说明】
所属技术领域
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[0001]本发明涉及一种创伤修复材料及其制备方法，具体说是由壳聚糖、Y -聚谷氨酸和肝素所制备的水凝胶型皮肤创伤修复材料及其制备方法。
【背景技术】
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[0002]理想的创伤修复材料，即创伤辅料，需要具有良好的生物相容性、具有止血抗菌的作用，可以吸收伤口浸出液，保持创面清洁，同时为创伤的修复提供湿润的愈合环境。
[0003]壳聚糖是天然存在的几丁质经过脱乙酰化处理得到的，其具有良好的生物相容性，可控的生物降解性、无毒副作用、无抗原性等特点，在生物医学、组织工程、药物缓释等方面有着广阔的应用前景。利用壳聚糖交联制备创伤敷料的方法有化学交联法与物理交联法。研宄者以戊二醛为交联剂，利用壳聚糖制备了聚合物网络水凝胶(PolymerInternat1nal 1995，38，77-82)，化学交联易导致交联剂残留，后续处理工作繁琐。
[0004]利用物理交联可以避免以上问题，物理交联多利用壳聚糖侧链氨基，在酸性条件下，氨基可发生质子化，使得壳聚糖成为一种聚阳离子物质，从而可以与聚阴离子物质通过静电相互作用形成聚电解质复合材料。研宄者利用壳聚糖的氨基与黄原胶的羧基，通过静电相互作用制备了水凝胶(Carbohydrate Polymers 2003，55，437-453)。γ-聚谷氨酸[γ -Poly (glutamic acid)，简称γ-PGA]是一种可由多种杆菌发酵合成的均聚氨基酸，是某些微生物荚膜的主要组成部分，相对分子质量在15?10 6之间。由D-型和L-型谷氨酸通过γ -酰胺键连接而成的聚谷氨酸。该聚合物结构中含有-COOH活性基团，因此具有很强的亲水性。并且对身体和环境无毒，具有生物降解性，因而可广泛应用于化妆品、食品、农业、生物医学等领域。由于γ-PGA侧链丰富的羧基基团使其带有丰富的负电荷。因此有研宄者制备了壳聚糖和γ-PGA聚电解质创伤敷料(Carbohydrate Polymers 2011,84,812-819) ο然而，该水凝胶材料的吸水性较差，吸水倍率仅为(232±44% )，不能满足大面积、高渗出液型伤口修复的需要。因此，研制吸水率高、生物相容性好的水凝胶型创伤修复材料具有重要意义。
[0005]肝素是一类结构复杂的糖胺聚糖，与此相对应的是其多种生物学功能。已有研宄发现肝素具有减少疼痛，降低炎症反应，促进伤口愈合等作用。Lihong Fan等通过制备硫酸化的羧甲基纤维素来模拟肝素结构，将其用于制备创伤敷料，动物模型实验表明该敷料可以有效促进烧伤伤口愈合(Internat1nal Journal ofB1logical Macromolecules2014，66，245-253)。同时有研宄者利用肝素改性聚丙烯材料的表面，肝素分子链中亲水基团(磺酸基团)使该创伤敷料的吸水性得到明显改善(Journal ofApplied PolymerScience 2008，109，1431-1438)。因此本发明希望通过在壳聚糖/ γ-PGA体系中加入肝素，利用肝素分子结构提高材料吸水性的同时，发挥肝素促进创伤修复的作用，制备一种新型的皮肤创伤修复材料。
【发明内容】
[0006]本发明的创伤敷料是由壳聚糖、生物合成的γ-聚谷氨酸与肝素通过静电相互作用而形成的水凝胶。由于壳聚糖在酸性环境下侧链发生质子化成为聚阳离子电解质，而肝素由于侧链带有磺酸基团，γ-聚谷氨酸侧链带有羧基，均为聚阴离子电解质，因此通过静电相互作用，三者可以形成均一的水凝胶。
[0007]其制备方法是，质量体积百分数(100ml溶剂中所含溶质克数:g/ml.100% )为2.94%的壳聚糖、1.03%?1.86%的γ-聚谷氨酸和0.20%?1.03%的肝素在蒸馏水中混合均匀，溶质总浓度为5% ;充分搅拌，利用超声消泡30min后，搅拌均匀的同时快速加入占总体积0.7%?I %的醋酸溶液，充分搅拌5s-15s后混匀，停止搅拌，室温静置即可形成水凝胶；将得到的水凝胶材料置于_20°C冷冻8-14h，冷冻干燥机中冻干22-26h至海绵状，将冻干后的材料放入蒸馏水中，磁力搅拌器轻微搅拌，每12h换一次水，至材料pH = 7 ;将除酸后的水凝胶材料置于_20°C冷冻8-14h，冷冻干燥机中冻干22-26h至海绵状，即可得到由壳聚糖、γ -聚谷氨酸与肝素形成的水凝胶型创伤修复材料。
[0008]本发明与现有技术相比具有显著的优点:选用肝素制备创伤敷料，提高了壳聚糖/ γ -聚谷氨酸水凝胶材料的吸水倍率；通过物理交联形成水凝胶体系，不存在化学交联剂残留和后处理繁琐的问题；在创伤敷料中引入肝素，可以充分发挥肝素促进创伤修复的作用。本发明制备的创伤修复材料具有良好的生物相容性和较强的力学强度。除了可应用于创伤敷料之外，还可应用于软骨修复用组织工程支架材料和药物载体，其成膜制品还可用于美容面膜方面，因此具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
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[0009]实施例1:质量体积百分数为2.94%的壳聚糖、1.86%的γ-聚谷氨酸和0.20%的肝素，即壳聚糖88.1Omg, γ -PGA 55.71mg，肝素6.14mg，于3mL蒸饱水中搅拌混合均勾，超声30min除去气泡后，搅拌均匀的同时快速加入I %的醋酸溶液，快速搅拌7s混合均匀，停止搅拌后室温静置得到均一的水凝胶，将得到的水凝胶材料置于_20°C冷冻过夜12h，冷冻干燥机中冻干24h至海绵状，将冻干后的材料放入蒸馏水中，磁力搅拌器轻微搅拌，每12h换一次水，至材料pH = 7 ;将除酸后的水凝胶材料置于_20°C冷冻10h，冷冻干燥机中冻干26h至海绵状即可；置于37°C水中溶胀，测得该水凝胶吸水率为894.93%。
[0010]实施例2:质量体积百分数为2.94%的壳聚糖、1.44%的γ-聚谷氨酸和0.62%的肝素，即壳聚糖88.1Omg, γ -PGA 43.33mg，肝素18.57mg，于3mL蒸饱水中搅拌混合均勾，超声30min除去气泡后，搅拌均匀的同时快速加入0.9%的醋酸溶液，快速搅拌1s混合均匀，停止搅拌后室温静置得到均一的水凝胶，将得到的水凝胶材料置于-20°C冷冻过夜8h，冷冻干燥机中冻干22h至海绵状，将冻干后的材料放入蒸馏水中，磁力搅拌器轻微搅拌，每12h换一次水，至材料pH = 7 ;将除酸后的水凝胶材料置于_20°C冷冻过夜12h，冷冻干燥机中冻干22h至海绵状即可；置于37°C水中溶胀，测得该水凝胶吸水率为923.74%。
[0011]实施例3:质量体积百分数为2.94%的壳聚糖、1.03%的γ-聚谷氨酸和1.03%的肝素，即壳聚糖88.10mg，γ -PGA 30.95mg，肝素30.95mg，于3mL蒸饱水中搅拌混合均匀，超声30min除去气泡后，搅拌均匀的同时快速加入0.8%的醋酸溶液，快速搅拌12s混合均匀，停止搅拌后室温静置得到均一的水凝胶，将得到的水凝胶材料置于_20°C冷冻过夜10h，冷冻干燥机中冻干26h至海绵状，将冻干后的材料放入蒸馏水中，磁力搅拌器轻微搅拌，每12h换一次水，至材料pH = 7 ;将除酸后的水凝胶材料置于_20°C冷冻过夜8h，冷冻干燥机中冻干24h至海绵状即可；置于37°C水中溶胀，测得该水凝胶吸水率为982.75%。
[0012]本发明所用壳聚糖为Mw:6 X 10 5;脱乙酰化度:彡90% ;粘度:400MPa.s ; γ -聚谷氨酸MW:4.4X105，肝素效价为150/mg。
【主权项】
1.一种创伤修复材料，其特征在于它是由壳聚糖、γ-聚谷氨酸与肝素通过静电相互作用而形成的水凝胶型创伤修复材料；其质量百分比为壳聚糖/ γ-聚谷氨酸/肝素为2.94/1.03 ?1.86/0.20 ?1.03。
2.—种创伤修复材料的制备方法，其特征在于其制备方法是，将质量体积百分数为2.94%的壳聚糖、1.03%?1.86%的γ-聚谷氨酸和0.20%?1.03%的肝素在蒸馏水中混合均匀，溶质总浓度为5% ;充分搅拌，利用超声消泡30min后，搅拌均匀的同时快速加入占总体积0.7%?I %的醋酸溶液，充分搅拌5s-15s后混匀，停止搅拌，室温静置即可形成水凝胶；将得到的水凝胶材料置于_20°C冷冻8-14h，冷冻干燥机中冻干22-26h至海绵状，将冻干后的材料放入蒸馏水中，磁力搅拌器轻微搅拌，每12h换一次水，至材料pH = 7 ;将除酸后的水凝胶材料置于_20°C冷冻8-14h，冷冻干燥机中冻干22-26h至海绵状，即可得到由壳聚糖、γ -聚谷氨酸与肝素形成的水凝胶型创伤修复材料。
【专利摘要】本发明提供了一种创伤修复材料及其制备方法。本发明提供的创伤修复材料是由壳聚糖、γ-聚谷氨酸与肝素通过静电相互作用而形成的水凝胶型创伤修复材料；其质量百分比为壳聚糖/γ-聚谷氨酸/肝素为2.94/1.03～1.86/0.20～1.03；该创伤修复材料既具有良好的吸湿性，又具有良好的力学性能。而且制备方法简单、便捷，实用性强。通过本发明方法制得的水凝胶型创伤修复材料具有良好的生物相容性以及载药性能，还具有较强的力学强度。除了可应用于创伤敷料之外，还可应用于软骨修复用组织工程支架材料，药物载体等多个方面，因此具有广阔的应用前景。
【IPC分类】A61K47-36, A61L27-52, A61K47-34, A61K9-06, A61L15-28, A61L15-42, A61L27-20, A61L27-18, A61L15-26
【公开号】CN104623721
【申请号】CN201510063783
【发明人】王淑芳, 马祎娜, 张丽妍, 庄华红, 宋存江
【申请人】南开大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日