一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物及其制备方法与应用

1.本发明涉及医药领域，具体涉及一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物及其制备方法与应用。


背景技术：

2.人体在受到创伤、烧伤、感染、手术等各种原因导致皮肤纤维化时，经常会出现多种类型的瘢痕。瘢痕有多种类型，如未成熟瘢痕、成熟性瘢痕、增生性瘢痕以及瘢痕疙瘩等。不论哪种瘢痕类型，都会严重影响皮肤损伤患者的生活质量，同时也会带来严重的心理问题，甚至有可能影响机体相关器官或组织的生理功能。
3.瘢痕，主要由胶原蛋白和弹性纤维网络紊乱形成，缺乏功能性皮肤附属物(如毛囊和皮脂腺)。影响瘢痕形成的因素有很多，目前瘢痕形成机制虽未完全明确，但结缔组织(主要是胶原蛋白)过度沉积被公认为是导致瘢痕形成的主要病理基础。在皮肤组织中，ⅰ型胶原和ⅲ型胶原占据了绝大多数，在正常皮肤组织中，ⅰ型胶原与ⅲ型胶原的比值约为5：1，ⅰ型胶原若在皮肤组织中过度沉积，则会形成无法愈合的瘢痕。此外，与正常皮肤组织相比，瘢痕形成的皮肤部位往往会缺乏正常的皮肤附属物，如毛囊和皮脂腺等。
4.目前临床上常用的抗瘢痕治疗方法有手术治疗、放射治疗、抗体注射以及激素治疗等，但是，这些疗法疗程长、疗效低、费用高甚至需要再次手术。市面上常用敷料治疗，常见的有天然纱布敷料、透明膜敷料、泡沫敷料等，但这些敷料都有各自的缺陷，如易黏着创面、易出现气泡以及易引起伤口周围皮肤浸渍等。因此，寻找疗效好且副作用少的理想的抗瘢痕治疗方案十分必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，该水凝胶组合物具有毒性低、生物相容性良好以及可生物降解的特点，应用于皮肤创面后，可显著抑制皮肤瘢痕形成。
6.本发明的另外一个目的是提供一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法。
7.本发明的第三个目的是提供一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的应用。
8.实现上述目的一种技术方案是：一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，以重量份计，由以下原料组成：1～10份的β-葡聚糖、1～10份的甲壳素、100～500份超纯水和2～30份的交联剂。
9.上述的一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，其中，所述β-葡聚糖和甲壳素的质量配比为1：10～10：1。
10.上述的一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，其中，所述交联剂采用环氧氯丙烷、戊二醛、双重氮联苯胺、二乙烯基苯、过氧化二异丙苯、二异氰酸酯和n,n-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种混合。
11.本发明还提供了一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
12.s1，以重量份计，取15～30份的氢氧化钠、8～15份的尿素、1～10份的β-葡聚糖、1～10份的甲壳素和100～500份超纯水混合后于-20℃到-50℃下反复冻融3-5次，得到含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液；
13.s2，向步骤s1中得到的含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液中加入2～30份的交联剂，然后于0～15℃振荡使其形成凝胶；
14.s3，在步骤s2中形成的凝胶中，加入生理盐水振荡洗涤多次，直至去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，即得到抑制瘢痕形成的水凝胶组合物。
15.上述的一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法，步骤s3中，每次洗涤加入和配方中超纯水等量的生理盐水，振荡2小时后，吸弃凝胶上方液体，然后加入新鲜的生理盐水，反复震荡洗涤10次，直至凝胶上方的生理盐水ph呈中性，即去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，得到抑制瘢痕形成的水凝胶组合物。
16.本发明还提供了上述的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物在抑制创面瘢痕形成中的应用。
17.上述的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法制得的水凝胶组合物在抑制创面瘢痕形成中的应用。
18.采用本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物及其制备方法和应用的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
19.(1)本发明的水凝胶组合物，选择水凝胶作为抑制创面瘢痕的治疗材料，水凝胶具有三维结构、良好的透气性、良好的生物相容性以及能够为创面修复提供湿润环境等优点，克服了传统敷料的缺点。此外，水凝胶敷料还可以吸收组织渗出脓液，减轻伤口部位炎症反应，从而减轻患者疼痛，因此，水凝胶被认为是促进皮肤创面及瘢痕愈合的良好材料；
20.(2)本发明选用的β-葡聚糖能够活化巨噬细胞、嗜中性白血球等，进而提高白细胞素、细胞分裂素和特殊抗体的含量，全面刺激机体的免疫系统；还可以使受伤机体的淋巴细胞产生细胞因子(如il-1)的能力迅速恢复正常，有效调节机体免疫机能。而甲壳素能够通过增加巨噬细胞的吞噬功能和水解酶的活性进而增强机体非特异性免疫系统的功能；此外，甲壳素还可显著促进脾脏细胞生成抗体的能力，增强机体免疫力；两者共有的免疫增强作用能够增加机体内多种细胞因子的分泌，如白细胞介素10(il-10)、白细胞介素4(il-4)等，这些细胞因子能够通过抑制在创面愈合过程中的炎性细胞的分泌，进而抑制创面部位瘢痕形成；
21.(3)本发明制备的水凝胶组合物为β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物，具有低毒性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点，能够显著抑制创面瘢痕的形成，可作为抑制创面瘢痕形成的优良候选材料。
附图说明
22.图1为实验例1中的对照组、3m透明敷料组、甲壳素凝胶组、β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组和β-葡聚糖凝胶组小鼠于第0、1、3、5、7、10、14、28天的皮肤创面伤口愈合图；
23.图2为实验例1中的对照组、3m透明敷料组、甲壳素凝胶组、β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组和β-葡聚糖凝胶组小鼠于第0、1、3、5、7、10、14、28天的皮肤创面伤口愈合面积量化图；
24.图3a为实验例2中的对照组、3m透明敷料组、甲壳素凝胶组、β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组和β-葡聚糖凝胶组小鼠于第14天、第28天的皮肤创面组织h&e染色结果图；
25.图3b为为实验例2中的对照组与β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组小鼠于第14天的皮肤创面组织h&e染色结果图的局部放大图；
26.图4a为实验例2中的对照组、3m透明敷料组、甲壳素凝胶组、β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组和β-葡聚糖凝胶组小鼠于第14天、第28天的皮肤创面组织masson染色结果图；
27.图4b为实验例2中的对照组与β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组小鼠于第14天的皮肤创面组织masson染色结果图的局部放大图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
29.请参阅图1，本发明的实施例，一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，包括
30.实施例1：
31.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，由如下重量份的原料制成：6份的β-葡聚糖、6份的甲壳素、180份超纯水和12份的环氧氯丙烷。
32.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
33.s1，以重量份计，取18份的氢氧化钠、9份的尿素、6份的β-葡聚糖、6份的甲壳素和180份超纯水混合后于-20℃到-50℃下反复冻融3-5次，得到含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液；
34.s2，向步骤s1中得到的含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液中加入12份的环氧氯丙烷(交联剂)，然后于0～15℃振荡使其形成凝胶；
35.s3，在步骤s2中形成的凝胶中，加入生理盐水振荡洗涤多次，直至去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，每次洗涤加入和配方中超纯水等量的生理盐水，振荡2小时后，吸弃凝胶上方液体，然后加入新鲜的生理盐水，反复震荡洗涤10次，直至凝胶上方的生理盐水ph呈中性，即去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，得到β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物，也就是本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物。
36.实施例2：
37.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，由如下重量份数的原料制成：8份的β-葡聚糖、7份的甲壳素、200份超纯水和15份的环氧氯丙烷。
38.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
39.s1，以重量份计，取20份的氢氧化钠、10份的尿素、8份的β-葡聚糖、7份的甲壳素和200份超纯水混合后于-20℃到-50℃下反复冻融3-5次，得到含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液；
40.s2，向步骤s1中得到的含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液中加入15份的环氧氯丙烷(交联剂)，然后于0～15℃振荡使其形成凝胶；
41.s3，在步骤s2中形成的凝胶中，加入生理盐水振荡洗涤多次，直至去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，每次洗涤加入和配方中超纯水等量的生理盐水，振荡2小时后，吸弃凝胶上方液体，然后加入新鲜的生理盐水，反复震荡洗涤10次，直至凝胶上方的生理盐水ph呈中
性，即去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，得到β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物，也就是本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物。
42.实施例3：
43.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，由如下重量份数的原料制成：10份的β-葡聚糖、10份的甲壳素、300份超纯水和20份的环氧氯丙烷。
44.一种抑制瘢痕形成的水凝胶组合物的制备方法，主要包括如下步骤：
45.s1，以重量份计，取25份的氢氧化钠、12份的尿素、10份的β-葡聚糖、10份的甲壳素和300份超纯水混合后于-20℃到-50℃下反复冻融3-5次，得到含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液；
46.s2，向步骤s1中得到的含有β-葡聚糖和甲壳素的碱水溶液中加入20份的环氧氯丙烷(交联剂)，然后于0～15℃振荡使其形成凝胶；
47.s3，在步骤s2中形成的凝胶中，加入生理盐水振荡洗涤多次，直至去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，每次洗涤加入和配方中超纯水等量的生理盐水，振荡2小时后，吸弃凝胶上方液体，然后加入新鲜的生理盐水，反复震荡洗涤10次，直至凝胶上方的生理盐水ph呈中性，即去除凝胶中的氢氧化钠和尿素，得到β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物，也就是本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物。
48.本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物中，β-葡聚糖和甲壳素的质量配比为1：10～10：1。交联剂可以采用环氧氯丙烷、戊二醛、双重氮联苯胺、二乙烯基苯、过氧化二异丙苯、二异氰酸酯和n,n-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种混合。
49.实验例1水凝胶组合物抑制皮肤创面瘢痕形成动物试验：
50.(1)实验动物：6-8周龄spf级的雄性昆明小鼠购自西安交通大学，将所有小鼠每笼5只进行饲养。
51.(2)小鼠全层皮肤损伤模型建立：
52.a.雄性昆明小鼠30只，随机分为5组，分别为对照组、3m透明敷料组、甲壳素凝胶组、β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组和β-葡聚糖凝胶组，每组6只。
53.b.首先麻醉小鼠，将小鼠置于俯卧位。准备好手术区域，用剃毛刀去除小鼠背部毛发。然后用酒精和碘伏分别擦拭小鼠皮肤。
54.c.用穿孔机和外科剪刀在小鼠背部剪开直径为1厘米的圆形全皮肤缺损。
55.d.对照组不接受治疗，阳性对照组用合适的市售3m膜进行治疗，三组凝胶组用相应的凝胶覆盖创面，之后用硅胶垫片将小鼠创口周围封住。
56.e.分别在0、1、3、5、7、10、14、28天拍照测量创面直径，并统计各组创面平均大小和完全愈合所需时间。
57.(3)动物实验结果：
58.请参阅图1和图2，由图1的实验结果可以看出：与对照组和阳性对照组(3m透明敷料)相比，三组凝胶组的伤口愈合速度明显较快，且在第14天创面伤口完全愈合。此外，在第28天β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组伤口的瘢痕已经完全消失，甲壳素凝胶组和β-葡聚糖凝胶组存在少量瘢痕，而对照组和阳性对照组(3m透明敷料)有较大程度的瘢痕形成。这些结果表明本发明的水凝胶组合物(β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物)能够有效地促进小鼠皮肤创面愈合以及抑制瘢痕形成。图2对小鼠皮肤创面愈合面积的量化图也证明了本发明
的水凝胶组合物(β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物)能够有效的促进创面愈合。
59.实验例2小鼠创面皮肤组织病理学检查试验：
60.将各组小鼠脱颈处死，取出小鼠背部损伤部位皮肤，用4％多聚甲醛固定后进行h&e和masson染色，之后进行组织病理学分析得：
61.请参阅图3a和图3b，h&e染色结果显示，应用本发明的水凝胶组合物的皮肤在第14天和第28天都新生了大量的再生毛囊和皮脂腺。甲壳素凝胶组和β-葡聚糖凝胶组也生成了再生毛囊和皮脂腺，但是数量少于β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组。对照组和3m敷料组处理的小鼠皮肤创面组织在第14天只有少量的毛囊和皮脂腺生成，在第28天生成的量比第14天多，但是仍然少于本发明的水凝胶组合物(β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物)。
62.请参阅图4a和图4b，masson染色结果显示，对照组和3m透明敷料组的皮肤创面组织中存在大量的粗状ⅰ型胶原纤维，而本发明的水凝胶组合物(β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物)组的小鼠皮肤创面组织中的胶原纤维大多为致密的ⅲ型胶原。甲壳素凝胶组和β-葡聚糖凝胶组也生成了致密的ⅲ型胶原，但是数量少于β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物组。
63.以上结果表明，本发明的水凝胶组合物(β-葡聚糖-甲壳素水凝胶组合物)能够促进小鼠创面皮肤的无瘢痕愈合以及皮肤附属物(毛囊和皮脂腺)的再生。
64.本发明的水凝胶组合物，选用的β-葡聚糖能够活化巨噬细胞、嗜中性白血球等，进而提高白细胞素、细胞分裂素和特殊抗体的含量，全面刺激机体的免疫系统；还可以使受伤机体的淋巴细胞产生细胞因子(如il-1)的能力迅速恢复正常，有效调节机体免疫机能。而甲壳素能够通过增加巨噬细胞的吞噬功能和水解酶的活性进而增强机体非特异性免疫系统的功能；此外，甲壳素还可显著促进脾脏细胞生成抗体的能力，增强机体免疫力；两者共有的免疫增强作用能够增加机体内多种细胞因子的分泌，如白细胞介素10(il-10)、白细胞介素4(il-4)等，这些细胞因子能够通过抑制在创面愈合过程中的炎性细胞的分泌，进而抑制创面部位瘢痕形成。
65.综上所述，本发明的抑制瘢痕形成的水凝胶组合物，具有低毒性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点，能够显著抑制创面瘢痕的形成，可作为抑制创面瘢痕形成的优良候选材料。
66.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。