CN104610568A - 碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法，解决了壳聚糖杀菌效果弱以及碘稳定性差的问题。先将壳聚糖溶于酸性溶液中，冷冻干燥，热压缩后制得壳聚糖海绵，将该海绵浸入碘化钾/碘/水/乙醇溶液中，冷冻干燥后在海绵表面涂布一层阴离子多糖，继续干燥，灭菌而得。该工艺操作简单，无需对壳聚糖进行化学改性，即可与碘稳定结合。它兼具了壳聚糖的止血、促进伤口愈合、防黏连的功效，碘的广谱、高效杀菌功效以及海绵吸收渗液、保湿、透气的功效，是一种新型的高性能、多用途、使用方便的医用敷料，具有良好的应用前景。

Description

碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法

技术领域

本发明属于医用材料领域，是一种兼具止血和杀菌效果的碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳质脱乙酰基的初级衍生物，是自然界中唯一含有氨基的阳离子多糖，化学名称为β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。壳聚糖的基本单位是葡萄糖胺，而葡萄糖胺是人体内存在的物质，因此，壳聚糖与人体细胞有良好的亲和性，无排斥反应，生物相容性好，可以生物降解，并有止血作用。壳聚糖的止血性在于壳聚糖带有一定量的电荷，它的分子可以直接将创面上的红细胞连接在一起，促使血液凝固，同时由于氨基的亲水性，能够促进纤维蛋白原吸附的数量，增加了血小板粘附和血栓形成，从而达到止血效果。此外，还有抑制多种细菌和真菌生长的作用。冷冻干燥后获得的海绵状止血材料的多孔结构可以诱导修复细胞在敷料中的浸润和增殖，可较长时间用于创面覆盖，并具有明显的促进创面愈合的效果，所有这些特点都赋予它作为创面止血材料的良好性能。

壳聚糖虽然具有一定的杀菌效果，但其实杀菌效果较弱。碘类消毒剂用于机体的消毒已有150多年的历史，是通过游离碘元素本身使蛋白质沉淀而起杀菌作用的，对细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌和病毒具有快速杀灭作用。但碘在水中的溶解性较小，稳定性差，易升华，对皮肤黏膜有一定的刺激性等缺点从而限制了它的广泛应用。目前常使用的碘制剂是由碘与表面活性剂络合而成，但生物降解性和稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法，本方法针对壳聚糖杀菌效果弱以及碘稳定性和生物降解性差的问题，制备的碘化壳聚糖海绵敷料，本敷料同时具有杀菌、止血、促进创面愈合、防黏连和透气等多种功效，是一种优良的医用敷料。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法，包括以下步骤：

⑴壳聚糖海绵的制备：将壳聚糖溶于0.02M-0.5M浓度的酸性溶液中，按重量百分比，配制成浓度为0.5％-3％的壳聚糖溶液，向该溶液中加入0.5％-3％的柔软剂，混匀，静止脱泡，倒入1.3cm深的模具中，-80℃预冷冻1h-8h，冷冻干燥24h-48h；

⑵将冻干的壳聚糖海绵于110℃加热20min，用110℃热平板将海绵由1.3cm压缩至0.5cm；

⑶碘液的制备：将碘化钾加入水中溶解后，加入单质碘，继续加入无水乙醇至单质碘完全溶解，制备碘化钾/碘/水/乙醇溶液；

⑷碘化壳聚糖海绵的制备：将壳聚糖海绵浸入碘液中0.5h-1h，-80℃预冷冻10h以上，冷冻干燥24h-48h；

⑸海绵表面的涂布：将质量分数为0.1wt％-5wt％的阴离子多糖溶液均匀涂布在步骤⑷制备的海绵表面并干燥；

⑹灭菌，包装：碘化壳聚糖海绵装入热封袋中，包装前采用γ射线15kGy辐照灭菌。

而且，所述壳聚糖分子量为100kDa-350kDa，脱乙酰度为≥70％。

而且，所述溶解壳聚糖的酸为醋酸、乳酸、盐酸、抗坏血酸、柠檬酸中的至少一种。

而且，所述柔软剂为甘油、乙二醇、山梨糖醇、麦芽糖醇中的至少一种。

而且，所用真空冷冻干燥机的冷肼温度≤-60℃。

而且，所述碘液中碘化钾与单质碘的重量比为0.1-5:1，其中单质碘浓度为0.05％-5％。

而且，所述的碘液中，水和乙醇的体积比为1:0.2-4。

而且，所述碘化壳聚糖海绵中碘含量为0.1％-15％。

而且，所述的阴离子多糖为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、透明质酸钠和***树胶中的至少一种。

而且，所述海绵密度为0.02g/cm³-0.50g/cm³，吸水率≥10倍。

本发明取得的优点和有益效果是：

1、本发明制备的碘化壳聚糖海绵结合了壳聚糖与人体细胞的良好亲和性、无排斥反应、生物相容性好、可以生物降解、能止血，具有促进创面愈合和防黏连的功效，结合了碘的广谱、高效杀菌功效以及海绵吸收渗液、保湿和透气的功效，是一种新型高性能、多用途，使用方便的医用敷料。

2、本发明制备的碘化壳聚糖海绵中壳聚糖与碘通过正负离子键进行络合，壳聚糖的NH₂在酸性溶液中形成H⁺，碘液中碘化钾的I^-与单质碘I₂形成与I^-、可络合形成碘化壳聚糖。从而解决了碘制剂稳定性、生物降解性差以及壳聚糖杀菌效果弱的问题，不仅提高了碘的稳定性，也避免了壳聚糖改性时大量化学试剂的使用，具有生产成本低、操作简单和环境友好等优点。

3、本发明在制备碘化壳聚糖海绵时加入柔软剂，使海绵具有良好的柔软性，可挤压形变，吸水挤压后仍可恢复到原有的形状。

4、本发明在壳聚糖海绵制备以后经过110℃加热20min的热处理，提高了海绵的机械强度，当受到挤压、拖拽或划拨时避免受损，影响创面的愈合。同时高温后还能够将酸挥发掉，使海绵接触伤口时不溶解，减少了对伤口的刺激并能保持强度。

5、本发明在碘液制备的过程中水和乙醇的体积比为1:0.2-4。如果水的含量增加，那么壳聚糖海绵在浸入到碘液后会大幅溶胀，强度变差，溶胀后的海绵的缺点是：由于海绵预先溶胀，那么在干燥后吸收创面渗液的能力大幅下降，是正常海绵的二分之一不到；如果乙醇的比例偏大，需要的预冷温度及冷肼温度更低，同时碘在海绵上的络合性变差，制备的碘化壳聚糖海绵上的碘易挥发，影响后期海绵的抑菌性。

6、本发明制备的碘化壳聚糖海绵表面涂布一层阴离子多糖膜，通过调节膜的厚度，可有效控制碘的释放。

7、本发明制备的碘化壳聚糖海绵表面平整、光滑，孔结构均一，能快速吸收大量渗液，并且对皮肤黏膜无毒性、无刺激、无黄染。

附图说明

图1为实施例1制备的碘化壳聚糖海绵的表面图；

图2为实施例1制备的碘化壳聚糖海绵的截面图；

图3为不同样品对金黄色葡萄球菌的杀菌效果【CA未(第一排左右对称的两个)：未加热处理的壳聚糖海绵；CA加(第二排左右对称的两个)：加热处理的壳聚糖海绵；CA/I₂(第三排左右对称的两个)：实施例1制备的碘化壳聚糖海绵】；

图4为不同样品对大肠杆菌的杀菌效果【CA(第一排左右对称的两个)：未加热处理的壳聚糖海绵；CA加(第二排左右对称的两个)：加热处理的壳聚糖海绵；CA/I₂(第三排左右对称的两个)：实施例1制备的碘化壳聚糖海绵】。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法，步骤如下：

(1)壳聚糖海绵的制备：将1.75g壳聚糖(分子量150kDa，脱乙酰度90％)溶于70mL 0.2M浓度的醋酸溶液中，按重量百分比，配制成浓度为2.5％的壳聚糖溶液，向该溶液中加入0.5％的柔软剂甘油，混匀，静止脱泡，倒入1.3cm深的模具中，-80℃预冷冻4h，采用冷肼温度为-60℃的真空冷冻干燥机干燥30h；

所述壳聚糖分子量为100kDa-350kDa，脱乙酰度为≥70％。所述溶解壳聚糖的酸为醋酸、乳酸、盐酸、抗坏血酸、柠檬酸中的至少一种。所述柔软剂还可以为乙二醇、山梨糖醇、麦芽糖醇中的至少一种。所用真空冷冻干燥机的冷肼温度≤-60℃。

⑵将冻干的壳聚糖海绵于110℃加热20min，用110℃热平板将海绵由1.3cm压缩至0.5cm；

本发明在海绵制备以后经过110℃加热20min的热处理，提高了海绵的机械强度，当受到挤压、拖拽或划拨时避免受损，影响创面的愈合。同时高温后还能够将酸挥发掉，使海绵接触伤口时不溶解，减少了对伤口的刺激并能保持强度。通过验证，其强度增加30％-40％。

⑶碘液的制备：取0.5g碘化钾加入30mL水中溶解后，加入0.25g单质碘，加入无水乙醇至完全溶解制备碘化钾/碘/水/乙醇溶液100mL，单质碘浓度为0.25％；所述碘液中碘化钾与单质碘的重量比为0.1-5:1，其中单质碘浓度为0.05％-5％。

本发明在碘液的制备的过程中水和乙醇的体积比为1:0.2-4。如果水的含量增加，那么在加入到碘液后会大幅溶胀，强度变差，溶胀后的海绵的缺点是：由于海绵预先溶胀，那么在干燥后吸收创面渗液的能力大幅下降，是正常海绵的二分之一不到；如果乙醇的比例偏大，需要的预冷温度及冷肼温度更低，同时碘在海绵上的络合性变差，制备的碘化壳聚糖海绵上的碘易挥发，影响后期海绵的抑菌性。

⑷碘化壳聚糖海绵的制备：将壳聚糖海绵浸入碘液中0.5h后取出，-80℃预冷冻12h，真空冷冻干燥30h；本步骤中，只能采用冷冻干燥，其他干燥方法易使碘挥发。

⑸海绵表面的涂布：将质量分数为1％的阴离子多糖海藻酸钠溶液均匀涂布在步骤(4)制备的海绵表面，室温条件下干燥过夜。

所述的其它阴离子多糖还可以为羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、透明质酸钠和***树胶中的至少一种。

⑹灭菌，包装：碘化壳聚糖海绵装入热封袋中密封，采用γ射线15kGy辐照灭菌，包装。

所述海绵密度为0.02g/cm³-0.50g/cm³，吸水率≥10倍。

实验和测试部分

Ⅰ碘化壳聚糖海绵物理性能测试

碘含量的测定：将剪切好的壳聚糖海绵置于250mL的碘量瓶中，加入已标定的100mLNa₂S₂O₃溶液，磁力搅拌至海绵无色，并用滤纸包盖碘量瓶避光，搅拌完成后，用布氏漏斗过滤得滤液，将滤液加入碱性滴定管中，移取25mL基准的KIO₃溶液于锥形瓶中，加入5mLKI和5mL0.5mol/L的硫酸溶液，以淀粉为指示剂，滴定至无色。

根据消耗的Na₂S₂O₃溶液的毫升数，按下列公式计算其碘的百分含量：

$C_2=\frac{25\mathrm{mL}\×\mathrm{CKIO}3\×6}{V}$

$I_2\%=\frac{C1\×100\mathrm{mL}-C2\×100\mathrm{mL}}{2m}\×257\×100\%$

C₁—已标定的硫代硫酸钠的浓度，mol/L

C₂—滤液中硫代硫酸钠的浓度，mol/L

C_KIO3—已标定的碘酸钾浓度，mol/L

V—滤液中硫代硫酸钠滴定消耗量，mL

m—待测海绵样品的质量

吸水率的测定：取一块碘化壳聚糖海绵置于含有100mL水的250mL烧杯中，在室温条件下静止吸水至达到饱和，用滤纸吸去表面未吸附的水，称取其重量，计算吸水率。

Ⅱ杀菌效果

将接种的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌于LB液体培养基中37℃培养过夜，每个LB平板涂布100μL菌液，将海绵剪成0.5cm×0.5cm大小置于平板上，37℃正置培养过夜。

实验结果

实施例1制备的碘化壳聚糖海绵为深紫色(如图1)，具有疏松的多孔结构(图2)，有良好的柔软性和机械强度，吸水挤压后仍可恢复到原有的形状。

表1 实施例1制备的碘化壳聚糖海绵敷料物理性能

碘含量(％)	吸水率(％)	密度(g/cm3)
			13.91	14	0.136

杀菌效果：

未加热处理的壳聚糖海绵在对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌实验中都有明显的溶胀现象，对大肠杆菌有较弱的抑菌效果，对金黄色葡萄球菌无明显的抑菌效果。

加热处理的壳聚糖海绵在对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌实验中无明显的溶胀现象，同时对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都无明显的抑菌效果。

实施例1制备的碘化壳聚糖海绵对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有好的抑菌效果，且无明显的溶胀现象，具有良好的机械强度。

Claims (10)

1.一种碘化壳聚糖海绵敷料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴壳聚糖海绵的制备：将壳聚糖溶于0.02M-0.5M浓度的酸性溶液中，按重量百分比，配制成浓度为0.5％-3％的壳聚糖溶液，向该溶液中加入0.5％-3％的柔软剂，混匀，静止脱泡，倒入1.3cm深的模具中，-80℃预冷冻1h-8h，冷冻干燥24h-48h；

⑵将冻干的壳聚糖海绵于110℃加热20min，用110℃热平板将海绵由1.3cm压缩至0.5cm；

⑶碘液的制备：将碘化钾加入水中溶解后，加入单质碘，继续加入无水乙醇至单质碘完全溶解，制备碘化钾/碘/水/乙醇溶液；

⑷碘化壳聚糖海绵的制备：将壳聚糖海绵浸入碘液中0.5h-1h，-80℃预冷冻10h以上，冷冻干燥24h-48h；

⑸海绵表面的涂布：将质量分数为0.1wt％-5wt％的阴离子多糖溶液均匀涂布在步骤⑷制备的海绵表面并干燥；

⑹灭菌，包装：碘化壳聚糖海绵装入热封袋中，包装前采用γ射线15kGy辐照灭菌。

2.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述壳聚糖分子量为100kDa-350kDa，脱乙酰度为≥70％。

3.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述溶解壳聚糖的酸为醋酸、乳酸、盐酸、抗坏血酸、柠檬酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述柔软剂为甘油、乙二醇、山梨糖醇、麦芽糖醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所用真空冷冻干燥机的冷肼温度≤-60℃。

6.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述碘液中碘化钾与单质碘的重量比为0.1-5:1，其中单质碘浓度为0.05％-5％。

7.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述的碘液中，水和乙醇的体积比为1:0.2-4。

8.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述碘化壳聚糖海绵中碘含量为0.1％-15％。

9.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述的阴离子多糖为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡拉胶、果胶、透明质酸钠和***树胶中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的碘化壳聚糖海绵敷料，其特征在于：所述海绵密度为0.02g/cm³-0.50g/cm³，吸水率≥10倍。