一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法
2023-11-03 19:12:02 3
專利名稱：一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法
一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法技術領域
本發明屬於生物醫用材料技術領域，具體涉及一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法。
背景技術：
抗腫瘤藥物的化學治療(簡稱化療)是惡性腫瘤綜合治療的三大主要手段之一， 而靜脈輸注化療藥物是重要的給藥途徑，反覆、多次、大劑量靜脈衝擊化療造成的機械刺激以及高濃度藥物對局部的強烈刺激可導致化療性靜脈炎，引起給藥靜脈及鄰近組織紅腫熱痛，靜脈發黑、硬化及條索狀改變，甚至導致局部皮膚水皰、潰瘍、皮下組織壞死，肢體功能障礙等。據統計，50% 80%的化療患者可 發生程度不同的靜脈炎症，給病人帶來痛苦，也給化療藥物的使用帶來一定的困難。近年來，化療性靜脈炎越來越引起人們的重視，國內外學者針對化療藥物外滲性損傷及靜脈炎的防治進行了大量的研究。
建立在傷口溼性癒合理論基礎上的新型敷料的作用越來越受到重視。溼性敷料可以為傷口提供最適宜生長的溼性環境，保留滲出液中的活性物質並促進活性物質的釋放， 有利於壞死組織的溶解和組織細胞的增殖分化及上皮細胞的移行，同時使傷口內微循環保持低氧狀態，刺激新生毛細血管的生長，促進肉芽組織的生長，針對傷口情況選擇合適的敷料可以加速傷口的癒合。國外文獻報導肝素凝膠對於化療性靜脈炎局部止痛作用明顯，但無法減輕化療藥物對靜脈及周圍組織的毒性損傷程度。國內文獻報導由自然水膠體塗聚氨酯薄膜製成的水凝膠可在化療性靜脈炎創面上形成一個柔軟、潮溼、類似凝膠的半固體物質，以維持創面的溼潤環境，在創面形成一個缺氧環境，加速新生微血管生長，加快創面癒合，從而使患者的治療得以順利進行。另一種由羧甲基纖維素鈉和醫用黏膠組成的新型水膠體敷料除提供溼性癒合環境外，還具有生物性清創作用，可加快創面壞死組織脫落，形成新鮮肉芽，有一定的抗感染能力，其臨床應用效果明顯優於傳統方式。
本專利發明了一種新型的光交聯殼聚糖水凝膠膜。通過在水溶性羥丙基殼聚糖的氨基上引入有光反應活性的疊氮基團(4-疊氮苯甲酸)，製備一種光可交聯的疊氮化羥丙基殼聚糖；疊氮化羥丙基殼聚糖的水溶液在紫外燈下照射交聯成為具有生物黏附性的殼聚糖水凝膠膜。該水凝膠膜除具有止血、止痛、抑菌、抗炎、抗氧化等殼聚糖的一般特性外，還具備水凝膠材料生物相容性好、保溼性好、水蒸氣透過率好、黏附強度大等優點，且使用便捷，舒適度良好，在化療性靜脈炎的防治方面具有良好的功效。發明內容
本發明的目的是提供一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法。
本發明的技術方案為以殼聚糖為起始物，首先在異丙醇溶劑中進行鹼化，然後以四甲基氫氧化銨作為催化劑，與環氧丙烷反應得到6-0取代的羥丙基殼聚糖；羥丙基殼聚糖的氨基與4-疊氮苯甲酸在一定條件下發生醯化反應，引入光反應活性的疊氮基團，得到光可交聯的殼聚糖；然後以紫外光照射一定濃度的光可交聯殼聚糖的水溶液數秒，得到殼聚糖的水凝膠膜。
本發明提出的光交聯殼聚糖膜的製備的具體操作步驟如下25g的殼聚糖加入2.5 500ml異丙醇中攪拌30分鐘，加入10 IOOml 33% (質量分數)的氫氧化鈉溶液， 攪拌Ih後-20°C下冷凍；然後，加入10 IOOml 10% (體積分數)的四甲基氫氧化銨水溶液，再加入100 IOOOml環氧丙烷，室溫下攪拌反應I小時，反應溫度緩慢上升至60°C，反應時間為5 50h ;用乙醇溶液沉澱反應產物，過濾，用95%的乙醇洗滌兩遍，用去離子水溶解，透析、凍幹即得到6-0位取代的羥丙基殼聚糖。IOg上述羥丙基殼聚糖溶解於I 200ml 的50mM的TEMED水溶液中，加入O. I IOg的EDC和O. I IOg的4-疊氮苯甲酸，室溫攪拌反應I IOOh,透析、凍幹得到光可交聯殼聚糖。400 μ I濃度為I 80mg/ml的光可交聯殼聚糖水溶液塗布在直徑為7cm培養皿內，以波長為200 500nm，功率為I 100W的紫外燈光照射塗布光可交聯殼聚糖的培養皿，照射時間I 1000s，得到光交聯殼聚糖水凝膠膜。
本發明具有如下特點首先，殼聚糖是天然生物高分子，來源極為廣泛、安全無毒， 價格低廉，與合成高分子相比，具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此殼聚糖水凝膠膜作為傷口敷料具有很高的環境友好性和生物安全性。其次，本發明採用光交聯的方法， 降低了水凝膠膜對生物體的毒性。通過對本發明所涉及的光交聯殼聚糖水凝膠膜吸水率、 水蒸氣透過率、水分保留和黏附強度的測定表明，這種水凝膠可以在創傷面上較長時間地維持一個溼潤環境，經初步的研究確認其可以達到防治化療藥物外滲性損傷及靜脈炎的目的，可以作為醫用敷料應用於臨床。
具體實施方式
以下利用實施例進一步詳細說明本發明，但不能認為是限定發明的範圍。
實施例一水溶性羥丙基殼聚糖的製備
40g殼聚糖加入250ml異丙醇中攪拌30分鐘。然後在混合物加入30ml氫氧化鈉溶液(33%，w/v)0混合溶液攪拌Ih後在室溫下加入燒瓶並密封，並在-20°C下冷凍過夜。 滴加40mll0% (v/v)的催化劑溶液(四甲基氫氧化銨)到混合物中，然後再加入400ml環氧丙烷。室溫下攪拌反應lh，反應溫度緩慢上升至60°C，反應時間為7h。將反應液加入到 4倍體積的乙醇溶液中，得到沉澱，用10倍體積的乙醇洗滌沉澱兩遍，用去離子水重新溶解沉澱，透析、凍幹即得到高純度的羥丙基殼聚糖。
實施例二光可交聯殼聚糖的製備
取IOg製備的羥丙基殼聚糖溶解於50ml的50mM TEMED溶液中攪拌，攪拌直到羥丙基殼聚糖全部溶解，加入5g的EDC和IOg的4-疊氮苯甲酸。室溫25°C的條件下攪拌反應50h。在去離子水中透析兩天、凍幹得到光可交聯殼聚糖。
實施例三光交聯殼聚糖水凝膠膜的製備
400 μ I濃度為40mg/ml的光可交聯殼聚糖水溶液塗布在直徑為7cm培養皿內。以波長為365nm，功率為20W的紫外燈光照射塗布光可交聯殼聚糖的培養皿，照射時間500s， 得到膜厚約為O. Imm的光交聯殼聚糖水凝膠膜。
實施例四光交聯殼聚糖水凝膠膜的理化性能評價
I.實驗方法
I. I吸水率測定
完全乾燥的膜被切割成方塊型樣品並稱量。然後，將樣品沉浸在磷酸鹽緩衝液(pH7.4)，在特定的時間間隔，即分別於6，12，24和48小時後迅速將樣品拿出溶液。用紙巾擦試樣品後，稱量其重量。這種水凝膠膜的吸水率(FUA)按下面的公式進行計算吸水率(FUA) (%) = (Ws-Wd) X 100/ffs,公式中的Wd代表水凝膠膜乾燥時的重量，而Ws代表水凝膠膜吸水後的重量。
I. 2水蒸氣透過率測定
水凝膠膜的水蒸氣透過率測試是根據美國標準局公布的ASTM E96-00方法而測量得到。將已製備好的水凝膠膜放置在圓柱形塑料杯口(直徑36mm)，塑料杯中裝有IOml水， 塑料杯口邊緣用聚四氟乙烯帶密封以防止任何水汽從杯口邊緣損失。然後在37°C時，把塑料杯放進含有硫酸銨飽和溶液的乾燥器中(相對溼度79%)。計算出重量損失隨測量間隔時間的變化斜率。按照斜率，水蒸氣透過率(WVTR)計算如下水蒸氣透過率(WVTR) (g/m2/ day)=斜率X 24/A，公式中的A代表測試樣本的表面積。
I. 3失水率測定
為測定水凝膠膜的水分保留能力，水凝膠膜樣品被保存在37°C含有硫酸銨飽和溶液的乾燥器中(相對溼度79%)。然後這些膜在不同的時間間隔被取出來稱重。剩餘重量百分率按如下方式計算剩餘重量百分率(WR) (% ) = WtXlOiVWci，公式中的Wt代表不同時間間隔時的水凝膠膜重量，而Wtl代表水凝膠膜初始的重量。
I. 4黏附強度測定
用力學測試機來測試黏附強度，光交聯羥丙基殼聚糖水凝膠的黏附強度(AS)計算如下黏附強度(AS) (N/cm2) = TF/C，公式中的C代表豬皮膚組織條的橫截面積(cm2)。
2.實驗結果
2. I吸水率
在頭6小時內，水凝膠膜的吸水率為96. 79±O. 13%，在接下來的6小時內，吸水率的數值達到最高的97. 02±0. 07%，在隨後的測試中，該數值隨著時間的延長並沒有發生任何變化。測試用的水凝膠膜在PBS中浸泡一個星期後仍然顯示出完整性。以上結果表明， 光交聯羥丙基殼聚糖水凝膠膜在PBS中溶脹迅速，並在12小時後達到平衡。
2. 2水蒸氣透過率
在相對溼度79 %溫度37 °C時，水凝膠膜的水蒸氣透過率為2561 ± 115g/m2/day。跟對照實驗數據相比(無水凝膠覆蓋)3369±143g/m2/day，水凝膠膜作為傷口敷料應該能夠降低大約25%的水分蒸發。在這個水蒸氣透過率上，水凝膠膜是可以防止大量的分泌物累積在創面上，同時又能確保損傷部位脫水的情況不會發生。水凝膠膜能在損傷部位維持一個適當的液體平衡環境，因此加速新生微血管生長，加快創面癒合。
2. 3失水率
在頭3-4天內水分流失較快(約50% )，然後在接下來的2-3天內緩慢下降(約 15%),顯示失水行為對時間的依賴性。從本實驗可以發現水凝膠膜長時間暴露在乾燥的環境下就會失去它含有的水分。因此，這些敷料將對治療有中等量分泌物的靜脈炎更加有利。
2. 4黏附強度
在原位形成光交聯羥丙基殼聚糖水凝膠膜的過程中，水凝膠膜能夠化學黏附於皮膚組織上。我們發現黏附強度對疊氮基的取代度具有依賴性。當疊氮基的取代度從2. 8% 增加至5. 6%時，光交聯羥丙基殼聚糖水凝膠膜的黏附強度增加了 2. 5倍(從4. 8±1. 3N/ cm2至12. 3±2. ON/cm2)。眾所周知，在紫外線的照射下，疊氮基取代度的增加將產生更多的氮烯基團，導致更多的水凝膠與皮膚組織之間的連接。
實施例五水凝膠膜對化療性靜脈炎防治作用的評價
I.實驗方法
I. I兔耳緣靜脈化療性靜脈炎動物模型的建立
選擇體重2. O 2. 5kg,耳周無局部病患的健康雌性實驗家兔作為實驗動物。先用速眠新O. 15ml/kg劑量對家兔進行肌肉注射麻醉，麻醉平穩後進行生理鹽水預穿刺，當確保頭皮針在靜脈中同時藥液無滲漏時更換已準備好的長春瑞濱(長春新鹼類化療藥)藥液靜脈推注。藥物劑量I. Omg/kg，稀釋藥液至10ml，控制藥物推注速度為O. 5ml/min。
I. 2水凝膠膜對化療性靜脈炎預防作用的研究
穿刺成功後，實驗組予水凝膠膜覆蓋穿刺部位保持至取病理標本；陽性對照組予 50%硫酸鎂溼敷至取病理標本；空白對照組不予幹預。
評價指標①於注射化療藥後每天肉眼觀察局部血管和皮膚情況，按照美國靜脈輸液護士學會制定的標準，結合動物實驗特點，評價靜脈炎的等級(共有五級)分別以注射化療藥後48小時和7天作為觀察對照點，取兔耳局部靜脈病理組織標本，HE染色後從 9個方面鏡下觀察病理改變。
I. 3水凝膠膜對化療性靜脈炎治療作用的研究
選取大體指標靜脈炎等級相同的模型作為實驗對象，實驗組予水凝膠膜覆蓋發生靜脈炎的部位保持至症狀消失；陽性對照組予50%硫酸鎂溼敷至症狀消失；空白對照組不予幹預。
評價指標①大體指標肉眼觀察靜脈炎發生局部血管和皮膚的變化情況，動態觀察靜脈炎的等級變化以及消失的時間選取靜脈炎變化明顯的節點，取病理標本，動態觀察病理變化情況。
2.實驗結果
2. I大體觀察
不同幹預組幹預後，兔耳靜脈局部及周圍組織表現為不同程度靜脈炎症表現(表 I)。靜脈炎平均恢復時間也有很大差異(表2)。
表I不同幹預組家兔靜脈炎症發生情況
權利要求
1.一種光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於是由下述過程製備獲得以殼聚糖為起始物，首先在異丙醇溶劑中進行鹼化，然後以四甲基氫氧化銨作為催化劑，與環氧丙烷反應得到6-0取代的羥丙基殼聚糖；羥丙基殼聚糖的氨基與4-疊氮苯甲酸在一定條件下發生醯化反應，引入光反應活性的疊氮基團，得到光可交聯的殼聚糖；然後以紫外光照射一定濃度的光可交聯殼聚糖的水溶液數秒，得到殼聚糖的水凝膠膜，可用於化療性靜脈炎的防治。
2.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於殼聚糖與異丙醇的配比為0.05 10g/ml，當殼聚糖的質量為25g時，33% (質量分數)的氫氧化鈉溶液的用量為 10 IOOml ο
3.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於催化劑10%的四甲基氫氧化銨水溶液的用量為10 100ml，環氧丙烷的用量為100 1000ml，反應時間為5 50 小時。
4.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於羥丙基殼聚糖與4-疊氮苯甲酸的醯化反應條件為當羥丙基殼聚糖的質量為IOg時，50mM N, N, N'，N'-四甲基乙二胺(TEMED)溶液的用量為I 200ml，二環己基碳二亞胺(EDC)的用量為O. I 10g， 4-疊氮苯甲酸的用量為O. I 10mg。
5.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於羥丙基殼聚糖與4-疊氮苯甲酸的醯化反應的時間為I 100h。
6.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於形成光交聯殼聚糖凝膠膜所需要的光可交聯殼聚糖的濃度為I 80mg/ml。
7.根據權利要求I所述的光交聯殼聚糖水凝膠膜，其特徵在於形成光交聯殼聚糖凝膠膜所需要的紫外光的功率為I 100W，波長為200 500nm，照射時間為I 1000s。
全文摘要
本發明屬於生物醫用材料技術領域，具體涉及一種用於防治化療性靜脈炎的水凝膠膜的製備方法。其通過在水溶性羥丙基殼聚糖的氨基上引入有光反應活性的疊氮基團(4-疊氮苯甲酸)，製備一種光可交聯的疊氮化羥丙基殼聚糖；疊氮化羥丙基殼聚糖的水溶液在紫外燈下照射交聯成為具有生物黏附性的殼聚糖水凝膠膜。該水凝膠膜除具有止血、止痛、抑菌、抗炎、抗氧化等殼聚糖的一般特性外，還具備水凝膠材料生物相容性好、保溼性好、水蒸氣透過率好、黏附強度大等優點，且使用便捷，舒適度良好，在化療性靜脈炎的防治方面具有良好的功效。
文檔編號A61L15/28GK102911378SQ20121046446
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者滕麗萍, 顧晨晨, 劉麗娜, 陳瀟瀟, 陳鳳波, 王玉騫, 陳敬華 申請人:江南大學