一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法
2023-05-10 16:52:21 1
一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及生物醫用材料領域，特別公開了一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法。該交聯海藻酸-細菌纖維素海綿，以海藻酸基生物材料和細菌纖維素為原料，其特徵在於：所述海藻酸基生物材料和細菌纖維素複合後經交聯、凍幹製得海綿產品，其中，海藻酸基生物材料佔海綿產品的質量分數為80-95%，細菌纖維素佔海綿產品的質量分數為5-20%。本發明所用材料的來源豐富、成本低廉且加工可控，生產工藝簡單，製備的交聯海藻酸－細菌纖維素海綿具有良好的機械性能、液體吸收性能、保水性能和透氣性，適用於大量滲出或出血創面的止血癒合。
【專利說明】一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法
[0001](一)【技術領域】
本發明涉及生物醫用材料領域，特別涉及一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法。
[0002](二)【背景技術】
隨著社會機械化程度的飛速提高和老齡化問題的日趨嚴峻，由創傷、疾病等原因導致的傷口護理需求缺口日益突出，傷口護理產品的臨床需求更為多樣化、高端化。已有多種傷口敷料產品應用於臨床，如海藻酸基敷料、殼聚糖基敷料、纖維素基敷料以及其他複合型敷料等，其產品劑型也涵蓋了海綿、粉末、凝膠、噴霧、溶液等多種形態以滿足不同臨床需求。
[0003]對於滲出較多或出血量大的創面，傳統敷料的吸水和透溼等性能尚有待改善，因而其應用受到限制。開發新型先進敷料產品正成為國內外普遍關注的研究熱點。
[0004]海藻酸基敷料用於臨床傷口護理已有30多年歷史，可為傷口提供「溼性愈創」微環境從而促進傷口癒合，已成為臨床主要止血材料之一。海藻酸敷料與創面接觸時,可通過離子間交換在傷口表面形成一層網狀凝膠，從而保持傷口的溼性癒合環境，促進傷口癒合且對皮膚或黏膜組織無刺激作用。海藻酸基材料用於創傷敷料有海綿、粉末、凝膠、噴霧、纖維、無紡布等多種形式，適用於大部分外科手術創口、慢性或難愈性潰瘍以及急性創傷等創面的止血和癒合。由於具有出色的生物安全性能和機械性能、滲出液吸收性能、凝膠阻塞性能以及攜帶/使用方便等優點，海藻酸基生物材料已成為傷口護理的主要產品廣泛應用於多個臨床科室。
[0005]細菌纖維素是由微生物發酵而得的天然高分子聚合物，化學結構與常見的植物纖維素相同，但其三維網絡結構更為精細，機械性能、持水能力以及透氣透水等性能均更為優異，而且通過改變發酵條件可有效改善其最終結構或分子鏈長度，極其適合規模化生產。已有大量研究證實，細菌纖維素具有良好的生物相容性和生物可降解性，其天然的納米網絡結果使其具有優異的吸水性能，可快速、持續有效的吸收血液及傷口滲出液，並可有效保溼、透氣，保持傷口的溼潤環境。隨著菌株的不斷優化和發酵工藝的不斷改善，細菌纖維素的生產成本已逐漸降低，近幾年已作為極具潛力的生物醫用材料成為美容保健、人工皮膚、生物補片以及組織工程支架等領域的研究熱點。
[0006]相關專利檢索發現，中國專利CN103041438A中公開了一種治療糖尿病足潰瘍的溼性抗菌水凝膠敷料，將細菌纖維素水凝膠與含有納米銀的海藻酸鈣水凝膠複合製備水凝膠膜，操作簡便、成本低，具有殺菌、保溼、滲透液吸收以及加速傷口癒合等性能，適用於糖尿病足潰瘍、下肢靜脈潰瘍、壓瘡、供皮區傷口等創傷癒合，但水凝膠類敷料的機械性能和吸水性能不能滿足大量滲出或出血創面的需要。此外，專利CN103143058A、CN103007335A、CN102352051A、CN103083136A、CN102888027A、CN103044693A、CN103120803A 等專利也公開了將細菌纖維素與殼聚糖、膠原蛋白、聚乙烯醇等材料複合製備水凝膠、膜劑或多孔支架，用於創面癒合或組織工程材料具有較好作用。
[0007](三)
【發明內容】
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種生產工藝簡單、產品性能好的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿及其製備方法。[0008]本發明是通過如下技術方案實現的:
一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿，以海藻酸基生物材料和細菌纖維素為原料，其特徵在於:所述海藻酸基生物材料和細菌纖維素複合後經交聯、凍幹製得海綿產品，其中，海藻酸基生物材料佔海綿產品的質量分數為80-95%，細菌纖維素佔海綿產品的質量分數為5-20%ο
[0009]本發明將海藻酸與細菌纖維素複合，經進一步交聯、冷凍乾燥製備一種新型海綿用於滲出較多或出血量大的創面的護理，可大大增強其液體吸收和保溼性能，材料的機械性能也得以增強或提升，為臨床操作提供便利。
[0010]本發明所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，包括如下步驟:
(1)將市售的細菌纖維素經清水多次衝洗，去除表面雜物後，置於1-10%(w/v)的NaOH溶液中煮沸1-10小時，每1-2小時換液I次，然後用去離子水反覆水洗至中性，真空乾燥；
(2)將處理後的細菌纖維素研磨或剪碎成不大於IOmm的纖條體；
(3)將海藻酸基生物材料溶於注射用水或生理鹽水中，室溫條件下充分溶解，配製成質量濃度為2.0-6.0%的溶液，負壓脫氣泡；
(4)將細菌纖維素纖條體浸沒到海藻酸基生物材料溶液中，負壓條件下保持30min-6h，得到複合溶液；
(5)將複合溶液與交聯劑溶液混合後，負壓條件下反應30min-6h，充分進行交聯反應；
(6)將交聯後的複合材料低溫凍幹，得到交聯海藻酸-細菌纖維素海綿。
[0011]其優選的技術方案為:
步驟(3)中，海藻酸基生物材料為海藻酸與單價金屬離子形成的鹽，是海藻酸鈉、海藻酸鉀和海藻酸銨中的一種或多種，其重均分子量為5-20萬Da。
[0012]步驟(4)中，所述負壓條件為100_300KPa。
[0013]步驟(5)中，所述交聯劑溶液為質量分數為0.5-5%的氯化鈣溶液、葡萄糖酸鈣溶液或鈣離子緩釋體系，複合溶液與交聯劑溶液的體積比為1-9:1，其負壓條件為100-300KPa。
[0014]所述鈣離子緩釋體系為硫酸鈣/葡萄糖酸內酯體系、碳酸鈣/葡萄糖酸內酯/體系、磷酸二鈣/葡萄糖酸內酯體系和檸檬酸鈣/葡萄糖酸內酯體系中的一種或多種。
[0015]步驟(6)中，所述海綿分裝後，輻照滅菌，即為可用於滲出較多或出血量大的創面護理的無菌交聯海藻酸-細菌纖維素海綿製品。
[0016]本發明中，將細菌纖維素與海藻酸基生物材料複合，製備的材料為海綿形態，且經過交聯、凍幹工藝再次大大提高了其機械性能和三維多孔結構，將細菌纖維素和海藻酸基材料優良的機械性能、溼性愈創功能以及凝膠阻塞性能等有機結合起來，大大提升了複合材料的吸水、持水和保溼、透氣性，並顯著提高了溼態強度和柔韌性，避免了傳統海藻酸敷料液體吸收能力不足等缺陷，更適用於大量滲出或出血創面的止血癒合，其良好的溼態強度也為臨床操作提供了便利。
[0017]本發明由於引進了細菌纖維素，不僅顯著增強了海綿的溼態機械性能，而且大大提高了該海綿製品對血液、滲出液的吸收性和持水性，減少了滲出液瀦留對創面的刺激，克服了目前常用海藻酸基敷料溼態強度不夠、液體吸收能力受限等缺點。通過對複合材料進行交聯，使得海藻酸基生物材料和細菌纖維素更有效的實現結構複合，進一步增強其彈性模量、柔韌性和機械強度，並提高其對液體的吸收性和保有性，尤其適用於臨床於滲出較多或出血量大的創面護理。
[0018]本發明中，工藝不涉及有機試劑或有機化學反應，反應體系溫和，條件可控，不存在毒性交聯劑或助劑等殘留問題，所用材料、試劑等均具有良好的生物安全性，大大降低了臨床應用的安全性風險；此外，本發明工藝簡單可控，大幅度降低了製備過程中風險管理的難度，具有良好的產品轉化可行性。整個工藝簡單有效、科學合理，不僅大大降低了質量監控難度，而且大幅度減少了成果轉化的成本，因此具有很好的生產可行性。
[0019]本發明所採用細菌纖維素為微生物發酵所得的天然生物材料，海藻酸基生物材料則取材於豐富的海藻資源，二者均來源豐富，取材簡單，成本低廉，大大降低了產品的製造成本。此外，通過向發酵培養基中添加不同活性成份或因子，還可獲得有特定性質或活性的細菌纖維素材料，從而為本發明提供多樣化的原材料。
[0020]本發明所用材料的來源豐富、成本低廉且加工可控，生產工藝簡單，製備的交聯海藻酸一細菌纖維素海綿具有良好的機械性能、液體吸收性能、保水性能和透氣性，適用於大量滲出或出血創面的止血癒合。
[0021](四)【具體實施方式】
下面採用具體的實施例用於詳細闡述本發明一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備過程。
[0022]實施例1
一種交聯海藻酸-細菌纖維 素海綿的製備步驟如下:
(1)將市售的細菌纖維素經清水少量多次衝洗，去除表面雜物；4%(w/v)的NaOH溶液煮沸4小時，每I小時換液I次。去離子水反覆水洗至中性，真空乾燥；
(2)將上述處理後的細菌纖維素研磨或剪碎成不大於IOmm的纖條體；
(3)將海藻酸鈉(重均分子量為15萬Da)溶於注射用水中，室溫條件下充分溶解，配製成濃度為4.0%的溶液，負壓脫氣泡；
(4)將步驟(2)所得的細菌纖維素纖條體浸沒到海藻酸鈉溶液中，細菌纖維素約佔複合物質量百分數的5.0% ;負壓IOOkpa條件下保持6h，使得海藻酸鈉充分滲透到細菌纖維素網格中；
(5)將上述複合材料與4.0%氯化鈣溶液混合，複合材料與氯化鈣溶液的體積比為4:1，負壓IOOkpa條件下充分反應30min，使得交聯反應充分；
(6)將交聯後的複合材料低溫凍幹，得交聯海藻酸-細菌纖維素海綿；
(7)將所得海綿分裝後，輻照滅菌，即為可用於滲出較多或出血量大的創面護理的無菌交聯海藻酸-細菌纖維素海綿製品。
[0023]實施例2
一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備步驟如下:
(1)將市售的細菌纖維素經清水少量多次衝洗，去除表面雜物；5%(w/v)的NaOH溶液煮沸4小時，每2小時換液I次。去離子水反覆水洗至中性，真空乾燥；
(2)同實施例1；
(3)同實施例1；(4)將步驟(2)所得的細菌纖維素纖條體浸沒到海藻酸鈉溶液中，細菌纖維素約佔複合物質量百分數的10.0% ;負壓200kpa條件下保持3h，使得海藻酸鈉充分滲透到細菌纖維素網格中；
(5)將上述複合材料與3.0%氯化鈣溶液混合，複合材料與氯化鈣溶液的體積比為3:1，負壓200kpa條件下充分反應60min，使得交聯反應充分；
(6)同實施例1；
(7)同實施例1。[0024]實施例3
本發明一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備步驟如下:
(1)將市售的細菌纖維素經清水少量多次衝洗，去除表面雜物。4%(w/v)的NaOH溶液煮沸4小時，每2小時換液I次；去離子水反覆水洗至中性，真空乾燥；
(2)同實施例1；
(3)將海藻酸鈉(重均分子量為10萬Da)溶於生理鹽水中，室溫條件下充分溶解，配製成濃度為5.0%的溶液，負壓脫氣泡；
(4)將步驟(2)所得的細菌纖維素纖條體浸沒到海藻酸鈉溶液中，細菌纖維素約佔複合物質量百分數的15.0% ;負壓300kpa條件下保持4h，使得海藻酸鈉充分滲透到細菌纖維素網格中；
(5)將上述複合材料與5.0%氯化鈣溶液混合，複合材料與氯化鈣溶液的體積比為2:1，負壓300kpa條件下充分反應2h，使得交聯反應充分；
(6)同實施例1；
(7)同實施例1。
[0025]實施例4
本發明一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備步驟如下:
(O同實施例1;
(2)同實施例1；
(3)同實施例1；
(4)同實施例2；
(5)將上述複合材料與4.0%硫酸鈣/葡萄糖酸內酯溶液混合，複合材料與硫酸鈣/葡萄糖酸內酯溶液的體積比為4:1，負壓300kpa條件下充分反應6h，使得交聯反應充分；
(6)同實施例1；
(7)同實施例1。
[0026]實施例5
本發明一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備步驟如下:
Cl)同實施例3 ；
(2)同實施例1；
(3)同實施例3;；
(4)同實施例3；；
(5)將上述複合材料與5.0%碳酸鈣/葡萄糖酸內酯溶液混合，複合材料與碳酸鈣/葡萄糖酸內酯溶液的體積比為2:1，負壓300kpa條件下充分反應4h，使得交聯反應充分；(6)同實施例1；
(7)同實施例1。
[0027]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明做其他形式的限制，任何熟悉本專業的研究人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例，但是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與 改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種交聯海藻酸-細菌纖維素海綿，以海藻酸基生物材料和細菌纖維素為原料，其特徵在於:所述海藻酸基生物材料和細菌纖維素複合後經交聯、凍幹製得海綿產品，其中，海藻酸基生物材料佔海綿產品的質量分數為80-95%，細菌纖維素佔海綿產品的質量分數為5-20%ο
2.根據權利要求1所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵為，包括如下步驟: (1)將市售的細菌纖維素經清水多次衝洗，去除表面雜物後，置於1-10%(w/v)的NaOH溶液中煮沸1-10小時，每1-2小時換液I次，然後用去離子水反覆水洗至中性，真空乾燥； (2)將處理後的細菌纖維素研磨或剪碎成不大於IOmm的纖條體； (3)將海藻酸基生物材料溶於注射用水或生理鹽水中，室溫條件下充分溶解，配製成質量濃度為2.0-6.0%的溶液，負壓脫氣泡； (4)將細菌纖維素纖條體浸沒到海藻酸基生物材料溶液中，負壓條件下保持30min-6h，得到複合溶液； (5)將複合溶液與交聯劑溶液混合後，負壓條件下反應30min-6h，充分進行交聯反應； (6)將交聯後的複合材料低溫凍幹，得到交聯海藻酸-細菌纖維素海綿。
3.根據權利要求 2所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵在於:步驟(3)中，海藻酸基生物材料為海藻酸與單價金屬離子形成的鹽，是海藻酸鈉、海藻酸鉀和海藻酸銨中的一種或多種，其重均分子量為5-20萬Da。
4.根據權利要求2所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵在於:步驟(4)中，所述負壓條件為100-300KPa。
5.根據權利要求2所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵在於:步驟(5)中，所述交聯劑溶液為質量分數為0.5-5%的氯化鈣溶液、葡萄糖酸鈣溶液或鈣離子緩釋體系，複合溶液與交聯劑溶液的體積比為1-9:1，其負壓條件為100-300KPa。
6.根據權利要求2所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵在於:步驟(6)中，所述海綿分裝後，輻照滅菌，即為可用於滲出較多或出血量大的創面護理的無菌交聯海藻酸-細菌纖維素海綿製品。
7.根據權利要求5所述的交聯海藻酸-細菌纖維素海綿的製備方法，其特徵在於:所述鈣離子緩釋體系為硫酸鈣/葡萄糖酸內酯體系、碳酸鈣/葡萄糖酸內酯/體系、磷酸二鈣/葡萄糖酸內酯體系和檸檬酸鈣/葡萄糖酸內酯體系中的一種或多種。
【文檔編號】C08L1/02GK103536954SQ201310497827
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】位曉娟, 顧其勝, 奚廷斐, 王慶生 申請人:山東頤諾生物科技有限公司