CN107469128A - 一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料及其制备方法。该敷料是由藻酸盐、羟甲基纤维素钠、壳聚糖和胍类抗菌剂组成，具有良好的生物安全性、止血性能和抗菌性能。本发明的制备方法包括以下步骤：首先，将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠溶解，通过喷丝孔挤出到钙离子凝固浴中，形成的纤维长丝；其次，配制壳聚糖溶液，将制备的藻酸盐纤维进行壳聚糖涂层；然后，配制胍类抗菌剂溶液，将纤维在胍类抗菌剂溶液浸渍；最后，将复合纤维经过精梳、针刺和热轧处理，再经裁切、包装、灭菌后得到本发明敷料。本发明制备方法简单、生产成本低。本发明制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料具有良好的抗菌性能，能够满足创口止血、抗菌和促进愈合需求。
Description
技术领域
本发明属于医用生物高分子材料领域，涉及一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料及其制备方法。
背景技术
在创口愈合的过程中产生的细菌感染以及渗出液中含有的大量炎症因子、蛋白酶和自由基都会减缓恢复。研究试验证实伤口在湿润环境下愈合效果比在开放式的干燥环境下要好,并提出了湿润伤口愈合理论。目前，临床对于创面敷料的要求除了渗出液控制、细菌生长抑制等基本功能外，还应具有良好的吸湿性、密封性、易揭除性和抗菌性能。
海藻酸是从海洋植物中提取的一类多糖物质，是由 α-L-古罗糖醛酸(G) 和 β-D-甘露糖醛酸(M)经过 β-l，4 糖苷键键合形成的一种无规线性嵌段共聚物。藻酸盐不仅具有优良的生物活性和良好的生物安全性，同时具有抑菌、止血、促进创面愈合、减轻瘢痕形成等特殊功能，可用于可吸收缝合线和功能敷料等方面。
藻酸盐敷料具有减轻创面疼痛、减少出血与吸收渗液的作用，尤其能减少换药次数，深受患者青睐。藻酸盐敷料是当代湿性敷料的一种，其活性成分为海藻中具有高度亲水性、类似凝胶并能被生物降解的藻朊，可与可溶性钙盐反应后制成藻酸盐细纤维，按一定顺序交织排列，加压后制成藻酸盐敷料。藻酸盐敷料覆盖创面后与创面渗液接触，通过离子交换将不溶性藻酸钙变为可溶性藻酸钠，同时释放钙离子，故具有止血功能，用于术后创口填塞起到良好的止血引流作用，还具有良好的吸收性能，可吸收自身质量20倍的渗液量。吸收液体后膨胀成藻酸钠凝胶，在创面上形成柔软、潮湿、类似凝胶的半固体物质，使伤口同外界隔绝，形成一个密闭的无氧环境，加速新生微血管增生，对维持湿润环境、提高表皮细胞的再生能力、加快表皮细胞移动、促进创面愈合有重要意义。藻酸盐敷料已较广泛应用于各种不同的伤口创面,且均证实其具有缩短创面愈合时间、减轻创面疼痛、吸收渗液、减少伤口感染等优点。但单纯海藻酸盐敷料促进伤口愈合能力有限，因此开发带有其他功能性的藻酸盐敷料将是未来研究的重点。
本发明以藻酸盐、壳聚糖和胍类抗菌剂为原料，采用湿法纺织技术制备出一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料，该抗菌型藻酸盐复合功能敷料不仅有良好的生物相容性和生物安全性，而且还具有良好的止血功能和吸湿性能、抗菌性能好、副作用小等优点。本发明制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料有着十分广阔的应用空间，满足临床使用需求，具有重要的市场价值和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于制备出一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料，该敷料适用于手术中各种不同的伤口创面的愈合，旨在提高敷料在创口的抗菌性能，促进创面愈合。
本发明的另一个目的在于提供上述抗菌型藻酸盐复合功能敷料的制备方法，该制备工艺简单、生产周期短、生产成本低，可实现机械大规模生产。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
本发明以具有良好的生物相容性和生物安全性的藻酸盐、羟甲基纤维素钠、壳聚糖和胍类抗菌剂制备而成，其制备过程包括以下五个步骤：（1）将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠按比例溶解，脱泡过滤后通过喷丝孔挤出到钙离子凝固浴中，形成固态藻酸盐纤维长丝，经过拉伸、水洗、脱水干燥、卷曲形成纤维；（2）配制壳聚糖溶液并将壳聚糖溶液倒入浸渍槽，浸没导辊，将制备的藻酸盐纤维进行壳聚糖涂层，干燥，即得载有壳聚糖膜的藻酸盐复合纤维；（3）配制胍类抗菌剂溶液并倒入浸渍槽，浸没导辊，将制备的藻酸盐复合纤维在经过胍类抗菌剂溶液，干燥，即得抗菌型藻酸盐复合纤维；（4）将制备的抗菌型藻酸盐复合纤维经过开松、精细梳理成型，多次精密针刺和热轧处理成藻酸盐无纺布，再经裁切、包装、灭菌后制备得到抗菌型藻酸盐复合功能敷料。
实施的具体技术方案如下：
步骤一：将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠按一定比例置于纯化水中溶解，高速搅拌，形成粘稠溶液，脱泡过滤后通过喷丝孔挤出到含有钙离子的凝固浴中，形成固态藻酸盐纤维长丝。该长丝经过拉伸、水洗、脱水干燥、卷曲形成纤维；
步骤二：将适量的壳聚糖溶于乙酸溶液中配制一定浓度的壳聚糖溶液，并将壳聚糖溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤一制备的藻酸盐纤维在涂层机上进行壳聚糖涂层，控制丝线通过壳聚糖溶液的速度，干燥，即得载有壳聚糖膜的藻酸盐复合纤维；
步骤三：配制一定浓度的胍类抗菌剂溶液，并将胍类抗菌剂溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤二制备的藻酸盐复合纤维在经过胍类抗菌剂溶液，控制丝线通过溶液的速度，干燥，即得抗菌型藻酸盐复合纤维；
步骤四：将步骤三制备的抗菌型藻酸盐复合纤维经过开松、精细梳理成型，多次精密针刺后加以适当热轧处理而成藻酸盐无纺布，再经裁切、包装、灭菌后制备得到抗菌型藻酸盐复合功能敷料。
所述敷料是一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料，其特征在于，所述材料主要包括的藻酸盐、羟甲基纤维素钠、壳聚糖和胍类抗菌剂，具有良好的生物相容性和生物安全性，胍类抗菌剂具有抗菌广谱高效且毒性小的优点，壳聚糖具有微细的小孔结构，有毛细管作用，能够使细菌不易附着滋生，增强了敷料抗菌的效果。
所述敷料步骤一中所述的海藻酸钠和羧甲基纤维素钠投料质量比为7:3~10:0；溶解温度为20~60℃，搅拌速度为800~1200 rpm/min，搅拌时间为2~12h；钙离子凝固浴为5-10wt.% 钙盐的水溶液或醇溶液。
所述敷料步骤一中所述的脱泡工艺采用超声脱泡法或减压脱泡法；过滤工艺采用滤布减压过滤法。
所述敷料步骤一中所述的纺丝速度为1~200m/min。
所述敷料步骤二中所述的乙酸溶液浓度为0.1~5 vt.%，优选2 vt.%；壳聚糖溶液浓度为0.01~0.1 g/ml，优选0.04 g/ml。
所述敷料步骤三中所述的胍类抗菌剂为烷基胍、氨基胍和芳基胍中的一种或一种以上，优选多亚乙基双胍盐酸盐、双氯苯双胍己烷和聚六亚甲基双胍盐酸盐中的一种或一种以上。
所述敷料步骤三中所述的胍类抗菌剂溶液的溶剂为水、乙醇或乙醇溶液，胍类抗菌剂溶液的浓度为0.1~2%。
本发明提供的优点如下：（1）本发明提供了一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料，其原材料都具有良好的生物相容性和生物安全性，能够胜临床手术中创口缝合的需求。（2）本发明添加了胍类抗菌剂，使制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料具有抗菌广谱高效，药用量小、副作用小等优点。（3）本发明还添加了壳聚糖，形成的壳聚糖膜表面具有小孔结构，有毛细管作用，能够使细菌不易附着滋生，增强了敷料抗菌的效果。（4）本发明的制备工艺简单、成本投入低、周期短、可实现机械化大规模生产，是一种经济有效的合成方法。
附图说明
图1是本发明的实施例2的抗菌型藻酸盐复合功能敷料体外降解试验的失重率曲线图。
图2是本发明的实施例4的抗菌型藻酸盐复合功能敷料对四种细菌的抗菌性能曲线图：a图为金黄色葡萄球菌；b图为大肠杆菌；c图为铜绿假单胞菌；d图为白色念球菌。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
实施例1
1 将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠按质量比9:1置于纯化水中溶解，机械搅拌，搅拌速度800 rpm/min，溶解温度40℃，待溶液完全溶解并形成粘稠溶液，采用减压脱泡和减压过滤后形成纺丝原液，将通过喷丝孔挤出到含有钙离子的凝固浴中，钙离子凝固浴为10 wt.%钙盐的水溶液或醇溶液，控制纺丝速度20m/min，形成固态藻酸盐纤维长丝。该长丝经过拉伸、水洗、脱水干燥、卷曲形成纤维。
2 配制2 vt.% 乙酸溶液，将适量的壳聚糖溶于乙酸溶液中配制0.04 g/ml壳聚糖溶液，并将壳聚糖溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤1制备的藻酸盐纤维在涂层机上进行壳聚糖涂层，控制丝线通过壳聚糖溶液的速度，80℃干燥，即得载有壳聚糖膜的藻酸盐复合纤维。
3 将适量的双氯苯双胍己烷溶于75%乙醇溶液中配制1 wt.% 双氯苯双胍己烷溶液，并将双氯苯双胍己烷溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤2制备的藻酸盐复合纤维在经过双氯苯双胍己烷溶液，控制丝线通过溶液的速度，60℃干燥，即得抗菌型藻酸盐复合纤维。
4 将步骤3制备的抗菌型藻酸盐复合纤维经过开松、精细梳理成型，多次精密针刺后加以适当热轧处理而成藻酸盐无纺布，再经裁切、包装、灭菌后制备得到抗菌型藻酸盐复合功能敷料。
实施例2
对实施例1中制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料进行体外降解试验。
模拟体液配制：模拟体液的配方为：8.035g NaCl；0.355g NaHCO3；0.225g KCl;0.231g K2HPO4·3H2O；0.311g MgCl2·3H2O；39ml 1.0M HCl；0.292g CaCl2；0.072gNa2SO4；Tris 6.118g；1~5ml 1.0M HCl。配制溶液温度需恒温至36.5±1.5℃，配制时试剂应按顺序依次加入，调节pH为7.40。
体外降解试验：取10 cm × 10 cm的藻酸盐敷料，烘干至恒重后，称量。将烘干后的敷料置于250mL 的锥形瓶中，加入150 mL模拟体液，密封后在121 ℃条件下，灭菌 20min。灭菌完成后，待锥形瓶冷却至室温，然后放入37 ℃摇床中模拟降解。于以下时间点(1、5、10、15、20、25和30d) 进行取样， 每个时间点设3个平行样，测试取平均值。
对实施例2所得的抗菌型藻酸盐复合功能敷料进行完整性观察和失重率测试。敷料的完整性如表1所示，失重率曲线如图1所示。由表1可知，在实验条件下，抗菌型藻酸盐复合功能敷料降解5天后，仍然保持良好的完整性；降解10天时，藻酸盐医用敷料表面开始出现黏稠; 从第14天开始， 藻酸盐敷料逐渐溶解在模拟体液中，使降解液逐渐变浑浊，黏度逐渐增加。降解到第30天，敷料已全部分散于溶液中。由附图1可以看出，随着降解时间的增加，抗菌型藻酸盐复合功能敷料的失重率也不断增加，敷料的失重率达到68.5%。
表1 不同时间敷料的外观及完整性变化
| 降解时间/d | 敷料的外观情况 |
| 1 | 敷料取出后完整性好，没有被破坏 |
| 5 | 敷料取出后完整性好，没有被破坏 |
| 10 | 敷料取出后有破坏，开始出现粘稠 |
| 15 | 敷料在溶液中出现浑浊现象 |
| 20 | 敷料大部分分散于模拟体液中 |
| 25 | 敷料已经全部分散于模拟体液中 |
| 30 | 敷料已经全部分散于模拟体液中 |
实施例3
对实施例1中制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料进行兔耳动脉止血试验。
选取健康雄性新西兰兔，分成医用纱布组和海藻酸盐敷料组。将新西兰兔耳部脱毛、消毒，按30 mg/kg体重于兔耳缘静脉缓慢注入3％戊巴比妥钠进行麻醉。在耳外侧三分之一处，用灭菌手术刀切长为1 cm的创口，使耳中央主动脉切开但不切透，3 s后创面充满血立即敷上事先称重的止血材料(2 cm×3 cm)，并覆盖上称过重的医用纱布，50 g砝码进行压迫止血。覆盖敷料的同时开始计时，并用称量好的棉花吸走周围渗血，每10 s计时一次，若创口20 s内不渗血则止血结束，待止血结束后立即精确称量止血材料及覆盖在上面的医用纱布。出血量=止血后的质量-止血前的质量。
抗菌型藻酸盐复合功能敷料的出血量为(2.6±0.2)g，显著低于纱布的(4.2±0.2)g (p<0.01)。抗菌型藻酸盐复合功能敷料的出血时间为(230.5±6.5)s，非常明显低于纱布的(466.5±19.1)s (p<0.05)。
实施例4
对实施例1中制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料进行抗菌型实验。
实验组：实施例1中制备的抗菌型藻酸盐复合功能敷料作为实验组。
对照组：未负载壳聚糖和胍类抗菌剂的藻酸盐敷料作为对照组，其制备工艺与实验组制备工艺相同。
将已知细菌浓度的金黄色葡萄球菌液稀释3×104 cfu/ml，各取lml加入2支装有4ml去离子水的离心管中，所有培养基及去离子水，均经过高压灭菌。将上述实验组和对照组敷料分别裁剪成10×10mm2的正方形样片，经紫外线消毒2h后，每组各取2块，依次放入配制好的实验菌悬液的离心管。
将2组离心管放置于恒温摇床中固定，调节参数振荡2h，各取50ul稀释20倍，后然取100μl样液，均匀涂于营养琼脂培养板中。后离心管放置于37℃细菌培养箱中，并于2h、4h、6h、24h、48h五个时间点，各取50ul稀释20倍，后取100μl样液，均匀涂于营养琼脂培养板中。将所有培养板放入37℃培养箱中，培养18h后取出培养板计数。
按照上述步骤依次测试2组敷料对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念球菌三种菌株的抑菌性能。
由图2可知，抗菌型藻酸盐复合功能敷料对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和白色念球菌均有抗菌效果，4h后未能检测到大肠杆菌和铜绿假单胞菌的存在，6h后未能检测到金黄色葡萄球菌和铜白色念球菌的存在，在6h至48h之间，均未检出有上述菌种的生长，表明抗菌型藻酸盐复合功能敷料对四种菌的抑菌率均可达到100％。
实施例5
1 将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠按质量比9:1置于纯化水中溶解，机械搅拌，搅拌速度800 rpm/min，溶解温度40℃，待溶液完全溶解并形成粘稠溶液，采用减压脱泡和减压过滤后形成纺丝原液，将通过喷丝孔挤出到含有钙离子的凝固浴中，钙离子凝固浴为10 wt.%钙盐的水溶液或醇溶液，控制纺丝速度20m/min，形成固态藻酸盐纤维长丝。该长丝经过拉伸、水洗、脱水干燥、卷曲形成纤维。
2 配制2 vt.% 乙酸溶液，将适量的壳聚糖溶于乙酸溶液中配制0.04 g/ml壳聚糖溶液，并将壳聚糖溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤1制备的藻酸盐纤维在涂层机上进行壳聚糖涂层，控制丝线通过壳聚糖溶液的速度，80℃干燥，即得载有壳聚糖膜的藻酸盐复合纤维。
3 将适量的双氯苯双胍己烷溶于75%乙醇溶液中配制1 wt.% 聚六亚甲基双胍溶液，并将双氯苯双胍己烷溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤2制备的藻酸盐复合纤维在经过聚六亚甲基双胍溶液，控制丝线通过溶液的速度，60℃干燥，即得抗菌型藻酸盐复合纤维。
4 将步骤3制备的抗菌型藻酸盐复合纤维经过开松、精细梳理成型，多次精密针刺后加以适当热轧处理而成藻酸盐无纺布，再经裁切、包装、灭菌后制备得到抗菌型藻酸盐复合功能敷料。
上述实施例为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。本发明中出现的术语用于对本发明技术方案的阐述和理解，并不构成对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料，其主要特征在于，所述材料主要包括藻酸盐、羟甲基纤维素钠、壳聚糖和胍类抗菌剂，具有良好的止血性能和抗菌性能。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌型藻酸盐复合功能敷料的制备方法，其主要特征在于，制备方法包括以下五个步骤：
步骤一：将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠按一定比例置于纯化水中溶解，高速搅拌，形成粘稠溶液，脱泡过滤后通过喷丝孔挤出到含有钙离子的凝固浴中，形成固态藻酸盐纤维长丝，经过拉伸、水洗、脱水干燥、卷曲形成纤维；
步骤二：将适量的壳聚糖溶于乙酸溶液中配制一定浓度的壳聚糖溶液，并将壳聚糖溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤一制备的藻酸盐纤维在涂层机上进行壳聚糖涂层，控制丝线通过壳聚糖溶液的速度，干燥，即得载有壳聚糖膜的藻酸盐复合纤维；
步骤三：配制一定浓度的胍类抗菌剂溶液，并将胍类抗菌剂溶液倒入浸渍槽，并且浸没导辊，将步骤二制备的藻酸盐复合纤维在经过胍类抗菌剂溶液，控制丝线通过溶液的速度，干燥，即得抗菌型藻酸盐复合纤维；
步骤四：将步骤三制备的抗菌型藻酸盐复合纤维经过开松、精细梳理成型，多次精密针刺后加以适当热轧处理而成藻酸盐无纺布，再经裁切、包装、灭菌后制备得到抗菌型藻酸盐复合功能敷料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述的海藻酸钠和羧甲基纤维素钠投料质量比为7:3~10:0；溶解温度为20~60℃，搅拌速度为800~1200 rpm/min，搅拌时间为2~12h；钙离子凝固浴为5-10 wt.% 钙盐的水溶液或醇溶液。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述的脱泡工艺采用超声脱泡法或减压脱泡法；过滤工艺采用滤布减压过滤法。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述的纺丝速度为1~200m/min。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二所述的乙酸溶液浓度为0.1~5vt.%，优选2 vt.%；壳聚糖溶液浓度为0.01~0.1 g/ml，优选0.04 g/ml。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三所述的胍类抗菌剂为烷基胍、氨基胍和芳基胍中的一种或一种以上，优选多亚乙基双胍盐酸盐、双氯苯双胍己烷和聚六亚甲基双胍盐酸盐中的一种或一种以上。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三所述的胍类抗菌剂溶液的溶剂为水、乙醇或乙醇溶液，胍类抗菌剂溶液的浓度为0.1~2%。
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