CN101181642B - 一种不对称复合海绵的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不对称复合海绵的制备方法，该方法包括将羧甲基纤维素钠用蒸馏水配制成浓度为1％的溶液，壳聚糖用稀乙酸配制成浓度为1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液；羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖按体积比为1∶0.5～3∶0.5～3的比例量取，静置消泡，倒入成膜装置中，经真空冷冻干燥得到海绵产品；将海绵产品放入碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，加入蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。将交联处理的海绵，进行二次预冻、干燥得不对称复合海绵。本发明制备的产品止血效果强、临床使用方便、具有良好的吸水保水性和载药性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种不对称复合海绵的制备方法，具体是指采用冷冻干燥方法将羧甲基纤维素、壳聚糖和明胶混合制成具有多孔、有弹性、止血、载药功能的海绵产品。
背景技术
烧伤、溃疡等引起的大面积皮肤损伤清创后需要植皮或以人工皮肤覆盖创面，以防止组织液、体液大量流失导致电解质和蛋白质损失，阻止细菌侵入引发感染，并促进创伤组织愈合。目前国内外临床常用的人工皮肤主要包括猪皮、胶原膜或胶原海绵聚氨酯膜等。由于猪皮易与皮肤分层，与创面组织相容性差，不利于表皮组织细胞的再生；胶原膜的稳定性差、粘附体液的能力低且具有抗原性；胶原海绵会造成脱膜困难；聚氨酯膜易产生膜下积液，诱发创面感染。因此，具有优良组织相容性的人工皮肤的研究仍然是目前组织工程材料科学研究的热点之一。
理想的皮肤代用品应具有柔韧和能吸收渗出液、防细菌侵入和水分丢失等特点。具有致密层和海绵状多孔层的不对称海绵是皮肤组织工程研究的发展方向之一。其致密层可抵御细菌的侵入，控制水蒸气透过速率，海绵状多孔层有利于伤口分泌物的排出，细胞的生长，可促进伤口组织的愈合。用来制备海绵的高分子材料有多种，其中壳聚糖、明胶、羧甲基纤维素因其特殊的性能而引人注目。壳聚糖可加速皮肤的再生和恢复，并有一定的抑菌效果；明胶是一种热水可溶的多肽混合物，有一定的止血功能；羧甲基纤维素钠无毒、无刺激性、可完全降解，具有卓越的物理、化学和生理三重止血效果。三者都具有生物可降解性及与生物组织良好的亲和性，而被作为生物医用材料广泛使用。
目前大多数医用海绵都是由单一材料制成的复合海绵，这种产品由于材料本身的缺陷，功能性质受到一定的限制。也有研究者将壳聚糖、明胶混合制成不对称海绵或在两者的基础上再添加聚乙烯醇制成不对称海绵，这些所谓的不对称海绵其功效基本依赖于壳聚糖和明胶，止血效果有限。本发明采用预冻与冷冻干燥法将壳聚糖、明胶和羧甲基纤维素共混可得到性能更好的不对称海绵。
发明内容
本发明的目的在于针对现有止血海绵存在的不足之处，采用预冻——冷冻干燥技术将来源丰富的羧甲基纤维素钠、壳聚糖和明胶等制成海绵状产品。相对于单一海绵以及其它不对称海绵，该产品止血效果好、临床使用方便。
本发明所述不对称复合海绵的制备方法，包括如下步骤：
(1)将羧甲基纤维素钠用蒸馏水配制成浓度为1％的溶液，壳聚糖用稀乙酸配制成浓度为1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液；
(2)将步骤(1)中的羧甲基纤维素钠溶液、明胶溶液和壳聚糖溶液按体积比为1∶0.5～3∶0.5～3的比例量取，混合均匀，静置消泡；
(3)将步骤(2)得到的混合液倒入成膜装置中，经预冻与冷冻干燥得到海绵产品；
(4)将步骤(3)得到的海绵产品放入盛有质量百分比为0.05～0.2％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，碳化二亚胺与步骤(2)得到的混合液的体积比为1～3∶1；用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次；
(5)将(4)中交联处理的海绵，进行二次预冻与冷冻干燥得不对称复合海绵。
为了更好地实现本发明，所述羧甲基纤维素钠的取代度优选为0.75～1.2。
所述明胶等电点优选为4.8、重均分子量优选为5.0×105。
所述壳聚糖脱乙酰度优选为60～95％。
所述第(2)步在搅拌均匀后，应静置消泡；所述第(4)步所用的成膜装置最好为聚苯乙烯材料制成；所述第(3)和第(5)步在-18℃预冻12h，在-40℃真空冷冻干燥24h。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明与现有不对称复合海绵产品对比，原料来源丰富，产品性能大大提高，特别是止血效果及载药性能得到明显提高。
(2)本发明制备的不对称复合海绵产品所用的壳聚糖、明胶以及羧甲基纤维素钠都具有生物可降解性及与生物组织良好的亲和性，其形成的致密层和海绵层结构可快速地吸收渗出液，三者协同参与止血，这使得海绵产品具有强大的止血效果、很好的生物相容性。与其它同类产品相比，在临床使用更为方便。同时，由于壳聚糖的加入，起到了很大的抗菌抑菌效果。
(3)本发明拓展了羧甲基纤维素钠的应用领域，带动了相关企业的经济效益，并且也符合国际生物止血材料的发展方向。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明。发明人对本发明进行了深入地创造性研究和试验，有许多成功的实施例，下面列举六个具体的实施例，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
第一步用水将取代度为1.0的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为60％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶2∶2的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述的所有海绵产品放入50mL盛有质量百分比为0.1％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为2181％和46.3％，对盐酸环丙沙星的载药量为6.19％，80h时的药物释放率为47.1％，对兔耳部静脉的止血时间为50s。
实施例2
第一步用水将取代度为0.75的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为80％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶0.5∶3的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述的所有海绵产品放入40mL盛有质量百分比为0.05％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为1825％和38.7％，对盐酸环丙沙星的载药量为632％，80h时的药物释放率为45.2％，对兔耳部静脉的止血时间为58s。
实施例3
第一步用水将取代度为1.2的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为75％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶2∶1的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述所有的海绵产品放入30mL盛有质量百分比为0.2％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为2236％和41.9％，对盐酸环丙沙星的载药量为5.98％，80h时的药物释放率为43.2％，对兔耳部静脉的止血时间为52s。
实施例4
第一步用水将取代度为1.0的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为95％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶1∶0.5的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述所有的海绵产品放入70mL盛有质量百分比为0.15％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为4639％和55.2％，对盐酸环丙沙星的载药量为10.2％，80h时的药物释放率为77.1％，对兔耳部静脉的止血时间为42s。
实施例5
第一步用水将取代度为1.1的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为85％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶3∶2的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述所有的海绵产品放入90mL盛有质量百分比为0.1％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为3169％和44.6％，对盐酸环丙沙星的载药量为7.6％，80h时的药物释放率为68.3％，对兔耳部静脉的止血时间为46s。
实施例6
第一步用水将取代度为0.9的羧甲基纤维素钠配制成1％的溶液，稀醋酸将脱乙酰度为70％的壳聚糖配制成1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液。
第二步将羧甲基纤维素钠、明胶和壳聚糖三种溶液按体积比为1∶0.5∶1.5的比例量取，其总体积保持30mL。
第三步将上述三种溶液混合，搅拌均匀，静置消泡。
第四步将上述溶液倒入聚苯乙烯成膜装置中，经-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h冷冻干燥成海绵产品。
第五步将上述所有的海绵产品放入40mL盛有质量百分比为0.2％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次。
第六步将海绵进行-18℃预冻12h、-40℃真空冷冻干燥24h得不对称复合海绵。经检测，所得产品具有多孔、较好的弹性，1cm×1cm规格的海绵在蒸馏水中的吸水率和保水率分别为3786％和43.6％，对盐酸环丙沙星的载药量为8.21％，80h时的药物释放率为71.2％，对兔耳部静脉的止血时间为40s。
Claims (7)
1.一种不对称复合海绵的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将羧甲基纤维素钠用蒸馏水配制成浓度为1％的溶液，壳聚糖用稀乙酸配制成浓度为1％的溶液，明胶用温水配成浓度为1％的溶液；
(2)将步骤(1)中的羧甲基纤维素钠溶液、明胶溶液和壳聚糖溶液按体积比为1∶0.5～3∶0.5～3的比例量取，混合均匀，静置消泡；
(3)将步骤(2)得到的混合液倒入成膜装置中，经预冻与冷冻干燥得到海绵产品；
(4)将步骤(3)得到的海绵产品放入盛有质量百分比为0.05～0.2％的碳化二亚胺溶液的表面皿中，碳化二亚胺溶液与步骤(2)得到的混合液的体积比为1～3∶1；用保鲜膜封口后，置于脱色摇床上，振动24h，将表面皿中溶液全部倒出后，加入与碳化二亚胺溶液同等体积的蒸馏水，用保鲜膜密封口，放在摇床上，摇动1h，重复进行此操作三次；
(5)将(4)中交联处理的海绵，进行二次预冻与冷冻干燥得不对称复合海绵。
2.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述羧甲基纤维素钠为0.75～1.2取代度的羧甲基纤维素钠。
3.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述壳聚糖为60～95％脱乙酰度的壳聚糖。
4.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述明胶选用等电点为4.8、重均分子量为5.0×105的明胶。
5.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述第(2)步羧甲基纤维素钠溶液、明胶溶液和壳聚糖溶液的总体积为30mL。
6.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述第(3)步所用的成膜装置为聚苯乙烯材料制成。
7.根据权利要求1所述的不对称复合海绵的制备方法，其特征在于所述第(3)步和第(5)步的预冻与冷冻是在-18℃预冻12h，在-40℃真空冷冻干燥24h。
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