CN101869727A - 一种强化防粘连复合凝胶及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物医用材料领域，公开了一种强化防粘连复合凝胶，为包含带阴离子基团多糖、带正电荷基团的功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽的水凝胶，其中各组分的质量/体积比为：带阴离子基团多糖0.01％～8％；带正电荷基团的功能多肽0.0000001％～1％；带阳离子基团多糖或阳离子聚合多肽，或两者任意比例的混合物0.05％～5％。本发明还提供了上述强化防粘连复合凝胶的制备方法。这种强化防粘连复合凝胶，通过在材料中添加有聚电解质相互作用的防粘连功能多肽及带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽，能有效降低粘连的发生。

Description

一种强化防粘连复合凝胶及制备方法和应用
技术领域
本发明属生物医用材料领域，涉及一种用于外科手术后具有强化防粘连功能的复合凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
外科手术后组织和器官之间的粘连是临床上经常出现的病症，粘连是***纤维带与相邻的组织或器官结合在一起而形成的异常结构。粘连形成具有普遍性，据报道50％～100％的腹腔和盆腔手术可导致不同程度的粘连。粘连导致的临床严重并发症包括肠梗阻、不育症、慢性盆腔疼痛等，增加了再次手术的困难以及进一步发生并发症的潜在性。因此，深入探索粘连形成的原因及预防和减少外科术后粘连已成为当今外科领域的重点研究及应用方向。
目前常用的减少粘连的方法有两种：1)直接灌注各种物质，如右旋糖苷70、肝素钠、可的松、抗生素和酶等，减少或抑制纤维***形成；2)使用隔离剂，在创伤组织之间提供机械屏障，如膨化聚四氟乙烯(Gore-Tex)和氧化再生纤维素(Interceed TC7)手术膜等。
近年来关注较多的有高分子材料聚乙烯醇、聚乳酸等，生物材料纤维素类，动物源性材料如透明质酸钠、壳聚糖类、胶原蛋白、丝素蛋白、动物粘膜和瓣膜等，它们都有较好的生物相容性，有些蛋白还保留有一些活性基团，有助组织愈合，但也有明显的缺陷，如产生酸性降解产物(聚乳酸材料)、应用的凝胶及膜在体内维持时间较短，力学性能差等，且一些异种蛋白的使用不可避免地带来免疫原性风险，为了改善这些产品的力学性能、体内降解时间及降低免疫原性，不得不使用交联剂，常用的交联剂是戊二醛(GA)，GA能快速有效的交联材料，降低抗原性，提高材料的稳定性及力学性能，但GA处理后的材料常发生钙化现象，这是十分有害的，且GA处理的材料局部常常发生较严重的细胞毒性反应。
带阴离子基团多糖羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸作为自然界中数量最多的天然多糖衍生物，被广泛应用于多个领域。羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸都是一种阴离子型线性高分子多糖类物质，外观呈白色或微黄色粉末，无味、无毒，易溶于水成为粘稠性溶液，具有独特的理化特性，并具增稠、悬浮、乳化稳定、流变特性等功能。具有良好的成膜性，高粘度，相对高分子质量的羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸制成薄膜后具有高强度和高柔软性，且高浓度的溶液仍具有良好透明度。
羧甲基纤维素钠、羧甲基壳聚糖、透明质酸经系列毒理实验结果证实：无毒副作用，对皮肤及粘膜无刺激性，在体内无免疫原性及热原反应，不溶血，无致突变性及致死性突变效应，是组织相容性良好的体内植入生物材料。羧甲基纤维素钠、羧甲基壳聚糖、透明质酸最常用的形式是溶液、凝胶和膜，将溶液或凝胶涂抹于创伤表面，溶液可均匀分布于术区，起到“水化漂浮”作用，阻隔术区与周围组织，防止粘连形成。作为一机械隔离物，以胶状或膜的形式覆盖组织或器官创面，具有吸收性良好及生物相容性良好等特点，但在体内约4天左右被吸收降解，然而损伤后粘连的完成要7天以上时间，故羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸单独使用预防粘连效果并不理想。
近年来在临床上已有分别将羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸糖用于预防粘连的产品，为溶液或凝胶，但放入体内后会随***而流动难以保证其在创面部位的浓度和时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化防粘连复合凝胶，以克服现有带阴离子基团多糖如羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸及其衍生物，果胶及其衍生物，硫酸软骨素等单组分防粘连效果的不足。
本发明还提供了上述强化防粘连复合凝胶的制备方法。
本发明另一个目的在于提供上述强化防粘连复合凝胶的应用。
一种强化防粘连复合凝胶，为包含带阴离子基团多糖、带正电荷基团的功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽(聚赖氨酸)的水凝胶，其中各组分的质量/体积比为：
带阴离子基团多糖：      0.01％～8％；
带正电荷基团的功能多肽：0.0000001％～1％；
带阳离子基团多糖或阳离子聚合多肽，或两者任意比例的混合物：0.05％～5％；
所述的带阴离子基团多糖选自羧甲基纤维素钠，羧甲基壳聚糖、透明质酸、透明质酸的衍生物、果胶、果胶的衍生物或硫酸软骨素中的一种或一种以上的混合物；
所述带正电荷基团的功能多肽为一端或两端接上带正电荷的基团的功能多肽，带正电荷的基团可优选为一至五个侧链带正电荷的赖氨酸和/或精氨酸；功能多肽优选为含-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-的多肽、含-缬氨酸-甘氨酸-缬氨酸-脯氨酸-甘氨酸-的多肽或含-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸-的多肽中的一种或两种形成的混合多肽；通过在功能多肽的一端或两端接上带正电荷的基团，使其与带阴离子基团多糖的羧基发生聚电解质反应；功能多肽可通过化学合成方法或基因工程表达纯化方法获得；
所述的带阳离子基团多糖为水溶性壳聚糖，其分子量在500～25000；
所述的阳离子聚合多肽为聚赖氨酸，其分子量为500～300000。
本发明中在带阴离子基团多糖如羧甲基纤维素和/或羧甲基壳聚糖、透明质酸材料中加入带正电荷基团的功能多肽及带阳离子基团多糖，正电荷基团可巧妙便利地与带阴离子基团多糖如羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、透明质酸等材料中负电荷基团羧基发生聚电解质反应，即聚电解质相互作用。带阴离子基团多糖、功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽通过聚电解质反应形成具有加强防粘连功能的复合物。
本发明强化防粘连复合凝胶的制备方法为：将带阴离子基团多糖、带正电荷基团的功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽及水按比例混合，搅拌均匀，至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
强化复合防粘连凝胶可以是含水凝胶制剂，也可干燥成凝胶膜或海绵膜，膜可进一步交联，有利于增加膜的强度及延长体内降解时间。
本发明通过在材料中添加适量的有聚电解质相互作用的防粘连功能多肽及带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽，一方面，通过聚电解质反应的交联作用，加大材料的分子量，延长在体内的降解时间，增强其机械隔离效果；另一方面，功能多肽能促进组织或器官创面的加快修复痊愈，避免粘连发生，并且还可阻止纤维蛋白沉积，阻止血小板聚集与激活，阻止白蛋白渗出，最终防止粘连形成。本发明的强化防粘连复合凝胶，能有效降低粘连现象的发生。
具体实施方式
实施例1
称取药用级羧甲基纤维素钠2.5克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加50毫克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-赖氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸，搅拌均匀；加1.5克壳聚糖(分子量10000～20000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升，搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例2
称取药用级羧甲基壳聚糖2克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加60微克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-赖氨酸-半胱氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-半胱氨酸-赖氨酸-赖氨酸(可缩合成环状)，搅拌均匀；加2.0克壳聚糖(分子量2000～3000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例3
称取药用级透明质酸1.5克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加100微克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-赖氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸，搅拌均匀；加0.05克聚赖氨酸(分子量为3000-5000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例4
称取药用级羧甲基纤维素钠2.5克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加50微克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-精氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸-赖氨酸，搅拌均匀；加1.0克壳聚糖(分子量6000～8000)和0.5克聚赖氨酸(分子量为1000-5000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例5
称取药用级羧乙基纤维素钠6克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加5毫克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-精氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸-赖氨酸，搅拌均匀；加1.0克壳聚糖(分子量6000～8000)和0.3克聚赖氨酸(分子量为10000-30000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例6
称取药用级纯硫酸软骨素0.2克，先加80毫升注射用水加热水浴搅拌溶解；加1毫克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-赖氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸，搅拌均匀；加0.5克聚赖氨酸(分子量为150000-300000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例7
称取药用级羧甲基纤维素钠1.5克和果胶2克，先加80毫升注射用水加热水浴(30～60℃)搅拌溶解；加100微克功能多肽，其氨基酸顺序为：赖氨酸-精氨酸-苏氨酸-丝氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸-赖氨酸，搅拌均匀；加0.05克聚赖氨酸(分子量为1000-5000)，边加边搅拌，后加注射用水至100毫升搅拌均匀至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
实施例8 强化复合防粘连凝胶与现有单一成分防粘连凝胶防粘连效果的比较：
Wister大鼠36只，体重(220±40)克，雌雄不拘，随机分为3组：A组为对照组，B组及C组为实验组，各为12只，全部动物采用***麻醉，麻醉稳妥后仰卧位，固定于手术台上。取下腹正中切口，长约4厘米，逐层入腹，提出盲肠，在回肠末20厘米内用手术刀片间断剥离回肠浆膜带，宽0.3厘米，长约4厘米，共3处。然后在A组创面不作其它处理，关腹。B组创面注入羧甲基纤维素钠凝胶(浓度2.5％，3.5ml)；C组创面注入实施例1的强化防粘连复合凝胶3.5ml。
术后分笼饲养，术后均禁食10小时，饲料均为同种大鼠颗粒饲料。术后10天全部动物处死。参照粘连等级分级法：0级无粘连，回肠浆膜面完全修复；I级仅疏松少量粘连，易分离，无渗血，回肠浆膜大部修复；II级粘连较I级略密，分离时渗血，回肠浆膜修复一半左右；III级粘连成团状或与其它脏器广泛粘连，但无梗阻，回肠浆膜少部分修复；IV级粘连广泛，致密，有肠梗阻，近端肠管扩张明显。将腹腔内粘连情况进行评定分级。
结果表明：各组粘连差异显著，A组均为III---IV级，B组以I级为主，C组以0---I级为主，B组粘连等级比A组明显减轻，两组差异有显著性意义(P＜0.01)，C组粘连等级比B组明显减轻，两组差异有显著性意义(P＜0.01)。
实施例9强化复合防粘连凝胶膜与现有单一成分防粘连凝胶防粘连效果的比较
取实施例1的强化防粘连复合凝胶4ml，置于3厘米的培养皿中流涎成膜，冷冻干燥24小时得到强化防粘连凝胶海绵膜，用上述方法进行粘连等级比较。
A组为对照组，B组及C组为实验组，B组创面注入羧甲基纤维素钠凝胶(浓度2.5％，3.5ml)；C组创面使用上述强化防粘连凝胶海绵膜。结果表明，各组粘连差异显著，A组均为III---IV级，B组以I级为主，C组以0---I级为主，B组粘连等级比A组明显减轻，两组差异有显著性意义(P＜0.01)，C组粘连等级比B组明显减轻，两组差异有显著性意义(P＜0.01)。

Claims (8)

1.一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，为包含带阴离子基团多糖、带正电荷基团的功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽的水凝胶，其中各组分的质量/体积比为：
带阴离子基团多糖：        0.01％～8％；
带正电荷基团的功能多肽：  0.0000001％～1％；
带阳离子基团多糖或阳离子聚合多肽，或两者任意比例的混合物：0.05％～5％；
所述带阴离子基团多糖选自羧甲基纤维素钠及衍生物、羧甲基壳聚糖及衍生物、透明质酸及衍生物、果胶及衍生物或硫酸软骨素中的一种或一种以上的混合物；
所述带正电荷基团的功能多肽为一端或两端连接一至五个侧链带正电荷的赖氨酸和/或精氨酸的功能多肽。
2.权利要求1所述的一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，所述的功能多肽为含-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-的多肽、含-缬氨酸-甘氨酸-缬氨酸-脯氨酸-甘氨酸-的多肽或含-异亮氨酸-赖氨酸-缬氨酸-丙氨酸-缬氨酸-的多肽中的一种或两种形成的混合多肽。
3.权利要求1所述的一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，所述的带阳离子基团多糖为水溶性壳聚糖。
4.权利要求3所述的一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，所述水溶性壳聚糖分子量为500～250000。
5.权利要求1所述的一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，所述阳离子聚合多肽为聚赖氨酸。
6.权利要求5所述的一种强化防粘连复合凝胶，其特征在于，所述的聚赖氨酸分子量为500～300000。
7.权利要求1所述强化防粘连复合凝胶的制备方法，其特征在于，本发明强化防粘连复合凝胶的制备方法为：将带阴离子基团多糖、带正电荷基团的功能多肽、带阳离子基团多糖和/或阳离子聚合多肽及水按比例混合，搅拌均匀，至形成无絮状均匀凝胶，除菌处理得强化防粘连复合凝胶。
8.权利要求所述的1强化防粘连复合凝胶在制备强化防粘连凝胶膜或强化防粘连海绵膜方面的应用。
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