CN111905142A - 氧气释放水凝胶敷料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氧气释放水凝胶敷料，其特征在于，包括第一敷料和第二敷料，所述第一敷料由水凝胶敷料、葡萄糖、氧气释放催化剂和具有孔洞结构的聚酯网片制备而成，所述第二敷料包含水凝胶敷料和葡萄糖氧化酶，所述第一敷料和所述第二敷料配合使用；本发明的氧气释放水凝胶材料具有良好的透水汽性能和水吸收性能，最终产品在接触空气后能够释放出氧气、碘单质和水，因此作为新型功能性材料，可用于各种急性及慢性创面，自主清除受损组织渗出物，保障湿润的创面环境，同时还提高了局部氧气浓度，释放抗炎碘单质，起到减轻创面疼痛感，加快受损组织的愈合速度的作用。
Description
技术领域
本发明涉及医用高分子材料领域，具体涉及一种氧气释放水凝胶材料及其制备方法。
背景技术
据统计资料，全球每年用于创面治疗的费用达130-150亿美元。中国每年有数千万人皮肤因意外事故和手术造成皮肤创伤。慢性难愈合性创面已经成为了伤口护理领域的难题，有着患者基数大、治愈难度高、治疗成本高等特点。
针对伤口治疗的理论也在不断的更新，1962年伦敦大学的Winter博士指出湿性环境的伤口愈合速度比干性愈合速度快一倍。八十年代，诞生了第一代保湿性水胶体敷料，随着材料科学技术进步，新型的水凝胶敷料成为了医用敷料的重要分支，在使用过程中取代受损皮肤的功能，并一直作用至伤口愈合及皮损愈合。
充足的氧气供应是保证伤口正常愈合的重要前提，当组织的氧分压（PO2）低于某一水平时，患慢性创面的风险就会增加。因此，为了更加有效的实现创面组织的氧合作用干预、减轻成本、降低设备的复杂程度、改善患者的使用体验，在临床上应用的设备经过了好几代发展，主要有高压室、局部氧气腔室、局部氧气灌注器、氧扩散增强血红蛋白、氧气释放敷料等。其中氧气释放敷料可以定向有效的向伤口部位提供氧气，促进伤口愈合，可以解决胶原类敷料因为吸水而易破损、薄膜类敷料不透水性造成的频繁更换、海藻酸钠类敷料与水反应生成明胶和皮肤粘连不易分离的问题。国外已有几种类型的含氧敷料相继上市，但其力学性能仍有待改进，性能优良的含氧敷料仍然在不断的研究中。
有鉴于此，本案发明人经过广泛研究后发现一种性能优良的氧气释放水凝胶材料，应用于医用敷料时具有制备工艺明确、水凝胶性能可控、稳定性好、使用方法简单、适用范围广泛等特性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供了一种力学性能优良、凝胶化速度适中、含有抗炎成分、具有氧气释放功能的水凝胶敷料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明第一方面，提供了一种氧气释放水凝胶敷料，包括第一敷料和第二敷料，所述第一敷料由水凝胶敷料、葡萄糖、氧气释放催化剂和具有孔洞结构的聚酯网片制备而成，所述第二敷料包含水凝胶敷料和葡萄糖氧化酶，所述第一敷料和所述第二敷料配合使用；按照重量份数计，所述水凝胶敷料是由以下组分制备而成：水30-90份、丙烯酰胺及其衍生物5-50份、交联剂1-5份、引发剂2-5份。
优选地，根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述的丙烯酰胺衍生物选自聚丙烯酰胺、丙烯酰胺羧酸、丙烯酰胺磺酸、丙烯酰胺羧酸盐、丙烯酰胺磺酸盐、烯酰胺羧酸酯或丙烯酰胺磺酸酯中的一种或多种。
优选地，所述的交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇及其衍生物、核黄素或瓜尔胶中的一种或多种。
优选地，所述的引发剂为能够产生自由基的活性物质，所述的能够产生自由基的活性物质选自过2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮。
本发明利用丙烯酰胺及其衍生物，在引发剂作用下和交联剂反应形成力学性能良好的三维结构水凝胶材料，使其在创面表面应用时具有一定的拉伸强度，充分起到物理屏障作用。同时产品无色无味，呈透明状，便于观察创面情况。
优选地，所述氧气释放催化剂为碘化钾。
优选地，所述的具有孔洞结构的聚酯网片的孔洞尺寸为1-9 mm2。
本发明第二方面，提供了上述的氧气释放水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备获得水凝胶敷料；
（2）将所述水凝胶敷料倒入预制的石英模具中，静置一段时间进行冷冻干燥，获得干态水凝胶敷料；
（3）配置无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液，将所述干态水凝胶敷料加入所述无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液中，静置后倾覆在具有孔洞结构的聚酯网片上，置于真空干燥箱中烘干后独立包装，获得所述第一敷料；
（4）配置葡萄糖氧化酶水溶液，将所述水凝胶敷料加入所述葡萄糖氧化酶溶液中，使用真空瓶或二元喷雾瓶进行独立密封包装，获得所述第二敷料；
（5）将所述第一敷料和第二敷料组合包装，获得所述氧气释放水凝胶敷料。
进一步地，步骤（1）中所述水凝胶敷料的制备过程具体包含以下步骤：
1）将丙烯酰胺及其衍生物加入去离子水中，搅拌加热溶解，获得第一溶液；
2）向所述第一溶液中加入交联剂，充分搅拌至溶解，获得第二溶液；
3）将引发剂加入适量去离子水中，定容，加速搅拌均匀后过滤，获得第三溶液；
4）将所述第二溶液和第三溶液混合均匀，获得第四溶液，将所述第四溶液置于紫外交联仪中进行UV交联，获得所述水凝胶敷料。
优选地，步骤1）中，所述搅拌加热的温度为20-50℃，搅拌速率为100-300r/min，搅拌时间为0.5-3h。
优选地，步骤3）中，所述加速搅拌速率为300-500r/min。
优选地，所述的紫外交联仪的照射波长为365nm，照射强度为100mw/cm2，照射时间为10-60s。
优选地，所述的预制的石英模具的尺寸为：5cm×5cm×1mm、5cm×5cm×1.5mm、15cm×15cm×1mm或15cm×15cm×1.5mm。
优选地，所述的冷冻干燥条件为-30℃，0.5-3h。
依据上述制备方法制备的氧气释放水凝胶敷料的使用方法为：去除第一敷料的包装后，将所述第一敷料贴敷在创口上，确保不出现褶皱，将所述第二敷料通过二元喷雾瓶或真空瓶喷射到所述第一敷料上即可，为提升治疗效果，可间隔一定时间反复喷射第二敷料。通过敷贴和喷雾组合使用的方案，可有效保持创面湿润，并能长时间维持一定的氧气浓度，提高了创面愈合效果。
本发明所述的氧气释放水凝胶敷料的作用机理为：
（1）葡萄糖在葡萄糖氧化酶和有氧条件作用下产生葡萄糖酸和过氧化氢；
（2）过氧化氢和碘化钾作用生成氧气、水和碘单质。
水凝胶的作用为：伤口物理屏障、吸收伤口渗液、保持湿润环境。
氧气作用为：提高创面氧气浓度、组织氧分压升高、促进创面愈合、预防疤痕形成。
碘单质作用为：杀菌消毒。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用丙烯酰胺及其衍生物，在引发剂作用下和交联剂反应形成力学性能良好的三维结构水凝胶材料，使其在创面表面应用时具有一定的拉伸强度，充分起到物理屏障作用。同时产品无色无味，呈透明状，便于观察创面情况；
（2）本发明利用葡萄糖和葡萄糖氧化酶在空气中反应释放出过氧化氢，过氧化氢进一步在碘化钾或二氧化锰催化剂作用下生成氧气和水，同时碘离子自身被氧化成为碘单质。在为创面提供湿润环境的同时提高了创面的氧气浓度，同时有具有抗炎作用的碘单质形成，减轻创面疼痛感，促进愈合。
（3）本发明提供的水凝胶经过冷冻干燥操作过程，使水凝胶能够完整的保持内部的孔洞结构，使其具有良好的成型能力的同时还能够充分吸收葡萄糖、葡萄糖氧化酶及碘化钾，提高产品的有效成分含量。
（4）本发明的第一敷料和第二敷料配合使用，使用时，将所述第一敷料贴敷在创口上，确保不出现褶皱，将所述第二敷料通过二元喷雾瓶或真空瓶喷射到所述第一敷料上即可，为提升治疗效果，可间隔一定时间反复喷射第二敷料。通过敷贴和喷雾组合使用的方案，可有效保持创面湿润，并能长时间维持一定的氧气浓度，提高了创面愈合效果。
（5）本发明的制备方法简单、操作方便，原料易得、反应机理明确，制备条件温和并且容易控制，效率较高。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
为实现上述目的，本实施例第一方面，提供了一种氧气释放水凝胶敷料，包括第一敷料和第二敷料，所述第一敷料由水凝胶敷料、葡萄糖、氧气释放催化剂和具有孔洞结构的聚酯网片制备而成，所述第二敷料包含水凝胶敷料和葡萄糖氧化酶，所述第一敷料和所述第二敷料配合使用；按照重量份数计，所述水凝胶敷料是由以下组分制备而成：水30-90份、丙烯酰胺及其衍生物5-50份、交联剂1-5份、引发剂2-5份。
作为本发明优选的实施方案，所述水的重量份数可以是30份、40份、50份、60份、65份、70份、80份或90份；丙烯酰胺及其衍生物为聚丙烯酰胺、丙烯酰胺羧酸、丙烯酰胺磺酸、丙烯酰胺羧酸盐、丙烯酰胺磺酸盐、烯酰胺羧酸酯、丙烯酰胺磺酸酯和聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸中的一种或多种，具体地，可以是丙烯酰胺羧酸，或丙烯酰胺磺酸和聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸的组合，或聚丙烯酰胺和聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸的组合，或丙烯酰胺羧酸盐和聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸的组合，或丙烯酰胺羧酸酯和聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸的组合，或丙烯酰胺磺酸酯与聚2-甲基-2-丙烯酰胺基磺酸的组合，丙烯酰胺及其衍生物的重量份数优选为5份、10份、20份、30份、40份或50份。本发明实施例中，交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇及其衍生物、核黄素或瓜尔胶，交联剂的重量份数为1份、2份、3份、4份或5份。引发剂为2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮，引发剂的重量份数为2份、3份、4份或5份。
本实施例所述葡萄糖的重量份数为1-6份，具体可以是1份、2份、3份、4份、5份或6份；本发明实施例所述葡萄糖氧化酶的重量份数为0.5-2份，具体可以是0.5份、1份或2份；所述氧气释放催化剂的重量份数为0.5-2份，具体可以是0.5份、1份或2份。
本实施例所述的氧气释放催化剂为碘化钾。
本实施例利用丙烯酰胺及其衍生物，在引发剂作用下和交联剂反应形成力学性能良好的三维结构水凝胶材料，使其在创面表面应用时具有一定的拉伸强度，充分起到物理屏障作用。同时产品无色无味，呈透明状，便于观察创面情况。
作为本发明优选的实施方案，所述的具有孔洞结构的聚酯网片的孔洞尺寸为1-9mm2。
本发明实施例第二方面，提供了上述的氧气释放水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备获得水凝胶敷料；
（2）将所述水凝胶敷料倒入预制的石英模具中，静置一段时间进行冷冻干燥，获得干态水凝胶敷料；
（3）配置无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液，将所述干态水凝胶敷料加入所述无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液中，静置后倾覆在具有孔洞结构的聚酯网片上，置于真空干燥箱中烘干后独立包装，获得所述第一敷料；
（4）配置葡萄糖氧化酶水溶液，将所述水凝胶敷料加入所述葡萄糖氧化酶溶液中，使用真空瓶或二元喷雾瓶进行独立密封包装，获得所述第二敷料；
（5）将所述第一敷料和第二敷料组合包装，获得所述氧气释放水凝胶敷料。
进一步地，步骤（1）中所述水凝胶敷料的制备过程具体包含以下步骤：
1）将丙烯酰胺及其衍生物加入去离子水中，搅拌加热溶解，获得第一溶液；
2）向所述第一溶液中加入交联剂，充分搅拌至溶解，获得第二溶液；
3）将引发剂加入适量去离子水中，定容，加速搅拌均匀后过滤，获得第三溶液；
4）将所述第二溶液和第三溶液混合均匀，获得第四溶液，将所述第四溶液置于紫外交联仪中进行UV交联，获得所述水凝胶敷料。
作为本发明优选的实施方案，步骤1）中，所述搅拌加热的温度为20-50℃，搅拌速率为100-300r/min，搅拌时间为0.5-3h。
作为本发明优选的实施方案，步骤3）中，所述加速搅拌速率为300-500r/min。
作为本发明优选的实施方案，所述的紫外交联仪的照射波长为365nm，照射强度为100mw/cm2，照射时间为10-60s。
作为本发明优选的实施方案，所述的预制的石英模具的尺寸为：5cm×5cm×1mm、5cm×5cm×1.5mm、15cm×15cm×1mm或15cm×15cm×1.5mm。
作为本发明优选的实施方案，所述的冷冻干燥条件为-30℃，0.5-3h。
尽管已结合目前认为是可实践的示例性实施方式说明了本发明，但应理解的是，本发明不限于公开的实施方式，相反，本发明旨在涵盖包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等价组合。
Claims (13)
1.氧气释放水凝胶敷料，其特征在于，包括第一敷料和第二敷料，所述第一敷料由水凝胶敷料、葡萄糖、氧气释放催化剂和具有孔洞结构的聚酯网片制备而成，所述第二敷料包含水凝胶敷料和葡萄糖氧化酶，所述第一敷料和所述第二敷料配合使用；按照重量份数计，所述水凝胶敷料是由以下组分制备而成：水30-90份、丙烯酰胺及其衍生物5-50份、交联剂1-5份、引发剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述的丙烯酰胺衍生物选自聚丙烯酰胺、丙烯酰胺羧酸、丙烯酰胺磺酸、丙烯酰胺羧酸盐、丙烯酰胺磺酸盐、烯酰胺羧酸酯或丙烯酰胺磺酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述的交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇及其衍生物、核黄素或瓜尔胶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述的引发剂为能够产生自由基的活性物质，所述的能够产生自由基的活性物质选自过2-羟基-4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮。
5.根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述氧气释放催化剂为碘化钾。
6.根据权利要求1所述的水凝胶敷料，其特征在于，所述的具有孔洞结构的聚酯网片的孔洞尺寸为1-9 mm2。
7.如权利要求1-6任一项所述的氧气释放水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备获得水凝胶敷料；
（2）将所述水凝胶敷料倒入预制的石英模具中，静置一段时间进行冷冻干燥，获得干态水凝胶敷料；
（3）配置无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液，将所述干态水凝胶敷料加入所述无水葡萄糖及碘化钾的混合溶液中，静置后倾覆在具有孔洞结构的聚酯网片上，置于真空干燥箱中烘干后独立包装，获得所述第一敷料；
（4）配置葡萄糖氧化酶水溶液，将所述水凝胶敷料加入所述葡萄糖氧化酶溶液中，使用真空瓶或二元喷雾瓶进行独立密封包装，获得所述第二敷料；
（5）将所述第一敷料和第二敷料组合包装，获得所述氧气释放水凝胶敷料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述水凝胶敷料的制备过程具体包含以下步骤：
1）将丙烯酰胺及其衍生物加入去离子水中，搅拌加热溶解，获得第一溶液；
2）向所述第一溶液中加入交联剂，充分搅拌至溶解，获得第二溶液；
3）将引发剂加入适量去离子水中，定容，加速搅拌均匀后过滤，获得第三溶液；
4）将所述第二溶液和第三溶液混合均匀，获得第四溶液，将所述第四溶液置于紫外交联仪中进行UV交联，获得所述水凝胶敷料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述搅拌加热的温度为20-50℃，搅拌速率为100-300r/min，搅拌时间为0.5-3h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述加速搅拌速率为300-500r/min。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的紫外交联仪的照射波长为365nm，照射强度为100mw/cm2，照射时间为10-60s。
12.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述的预制的石英模具的尺寸为：5cm×5cm×1mm、5cm×5cm×1.5mm、15cm×15cm×1mm或15cm×15cm×1.5mm。
13.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述的冷冻干燥条件为-30℃，0.5-3h。
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