CN104623722B - 一种海藻酸抗菌止血海绵材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合应用于伤口敷料的海藻酸抗菌止血海绵材料及其制备方法，将切割成一定长度的海藻酸纤维和含银抗菌剂均匀的分散到海藻酸钠水溶液中，纤维上结合的阳离子可对海藻酸钠溶液进行交联，形成稳定的多孔海绵结构，所述含银抗菌剂均匀分布于多孔海绵结构的表面和内部。本发明应用于伤口敷料具有优异的性能。多孔海绵结构具有强大的吸湿性能，可大量吸收伤口渗出液，并形成凝胶，为伤口提供湿润的环境，促进伤口愈合，含银抗菌的加入可防治伤口细菌感染，且与伤口之间不产生粘连，不会对伤口造成二次伤害。

Description

一种海藻酸抗菌止血海绵材料及制备方法

技术领域

本发明属于医用海绵敷料领域，具体涉及一种海藻酸抗菌止血海绵材料及制备方法。

背景技术

随着世界人口的老龄化，与老年人相关的疾病以及它们的治理正在变得越来越重要。老龄人活动少，褥疮、压疮等慢性溃疡性伤口的发生率高。由于溃疡性伤口的渗出液多、愈合周期长，以棉纱布为代表的传统医用敷料很难满足护理过程的需要。高科技医用敷料通过材料的高效性、产品的高效能以及护理过程的高效率，可以极大地改善伤口的护理过程。

湿润的基质对上皮细胞的涌移和增殖有促进作用，有利于促进伤口的愈合，这种理论被称为“湿法治疗”理论。随着“湿法治疗”理论的普及，以“湿法治疗”为基础的新型功能性医用敷料越来越多，海藻酸钙纤维、聚氨酯薄膜和泡沫、水胶体、水凝胶、羧甲基纤维素等都以此理论为基础在功能性医用敷料的生产中得到了广泛医用。这些新型的医用敷料覆盖在创面上后，伤口渗出液的全部或部分被保持在敷料的结构中，在伤口表面形成一个湿润的微环境。

海藻酸钙纤维及其医用敷料是一种典型的基于“湿法疗法”的新型功能性医用材料。海藻酸钙纤维中的钙离子与人体中的钠离子进行离子交换，部分海藻酸钙被转换成水溶性的海藻酸钠后使大量的水分被吸入纤维的结构中，在伤口上形成一层水凝胶体。这层胶体为创面提供一个湿润的环境，促进了伤口的愈合过程。

以海藻酸钙纤维为原料的医用敷料虽具有较好的成胶性能，吸收组织渗出液后形成凝胶，为伤口提供湿润环境，但其吸湿性能较低，一般吸液量为自身重量的10-12倍，当遇到有大量渗出液的伤口时需经常更换敷料，及不利于伤口的愈合，由增加了伤口的护理费用。同时，慢性溃疡性伤口易受细菌感染，因此敷料的抗菌性对褥疮、压疮等慢性溃疡性伤口的愈合具有至关重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于改善了海藻酸止血海绵的性能，提供一种具有抗菌作用的含银海藻酸抗菌止血海绵。

一种海藻酸抗菌止血海绵材料，是以水为载体，其组分及重量份为：海藻酸钠10-40份、海藻酸钙短纤维15-50份、增塑剂甘油10-75份、含银抗菌剂0.1-1份。

进一步的，所述海绵材料的含水量低于50％，是以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油、含银抗菌剂及水的质量之和计算。

进一步的，所述海绵材料的含水量低于20％，是以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油、含银抗菌剂及水的质量之和计算。

进一步的，所述海藻酸钠与海藻酸钙短纤维的总质量分数为40-60％，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

进一步的，所述增塑剂甘油的质量分数为60-40％，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

进一步的，所述含银抗菌剂的质量分数为500-1000ppm，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

优选的，一种海藻酸抗菌止血海绵材料，是以水为载体，其组分及重量百分比为：海藻酸钠17％、海藻酸钙短纤维41％、增塑剂甘油41％、含银抗菌剂1％。

进一步的，所述含银抗菌剂为银的磷酸锆钠化合物。

进一步的，所述海藻酸钙纤维选用长度为3-5mm的短纤维。

本发明提供的一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，是以水为载体，分别将配方量的海藻酸钠和甘油溶解于水中形成均匀溶液，将配方量的含银抗菌剂和海藻酸钙纤维溶于水中形成均匀溶液，将上述水溶液混合搅拌均匀后在容器中铺开冷冻，经冷冻干燥得到海藻酸抗菌止血海绵。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的的海藻酸抗菌止血海绵具有海藻酸的生物活性，同时由于银离子的存在具有较强的抗菌性。冷冻干燥过程中形成的多孔结构，使其具有很高的吸湿性，同时将水分保留在海绵结构中，为伤口提供一个促进其愈合的湿润环境。同时海绵可以与渗出液中的钠离子交换，释放钙离子，释放出来的钙离子可以诱导血小板活化，产生凝血因子和生长因子，具有止血和加速愈合的作用。含银抗菌剂的存在提高了海绵的抗菌性，可以防止伤口细菌感染。

使用本发明的海藻酸抗菌止血海绵制成的医用敷料具有很高的吸湿性、抗菌性和使用安全性，应用于慢性溃疡性伤口时，可以起到大量吸收脓血、防止伤口感染和促进愈合的作用。

附图说明

图1海藻酸抗菌止血海绵的结构示意图；

其中，1、海藻酸钙短纤维；2、微小孔洞；3、海藻酸聚合物；4、含银抗菌剂。

具体实施方式

本发明的一种海藻酸抗菌止血海绵材料，是以水为载体，还包括如下组分：海藻酸钠10-40份、海藻酸钙短纤维15-50份、增塑剂甘油10-75份、含银抗菌剂0.1-1份，以上均为重量份。优选的重量百分比配方为海藻酸钠17％、海藻酸钙短纤维41％、增塑剂甘油41％、含银抗菌剂1％。

所述制成品海绵材料的含水量低于50％，优选的低于20％，是以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油、含银抗菌剂及纯水的质量之和计算。本发明的海藻酸抗菌止血海绵材料含水量越低，海绵材料的吸湿性越高，使用于伤口时可充分吸收组织渗出液，且有利于海绵材料的长期保存。

所述海绵材料中包含有海藻酸钙短纤维和海藻酸钠的聚合物，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算，所述海藻酸钠与海藻酸钙短纤维的总质量分数为40-60％，使得海绵材料在具有较高吸湿性的同时，形成凝胶后的凝胶强度也较高，且具有优良的外观；所述增塑剂甘油的质量分数为60-40％；所述含银抗菌剂的质量分数为500-1000ppm。

所述含银抗菌剂为银的磷酸锆钠化合物。所述银的磷酸锆钠化合物具有良好的化学稳定性，安全性高，不会因氧化作用引起海绵材料的颜色变化，使得本发明的海绵材料质量稳定。

所述海藻酸钙纤维选用长度为3-5mm的短纤维。所述海藻酸钙短纤维在海绵材料制作过程中释放Ca²⁺，Ca²⁺的主要作用为交联剂；海绵材料成型后，未完全溶解的短纤维均匀的分布在海绵材料中，首先起到骨架作用，有利于提高海绵材料的强度和保持海绵材料结构的稳定性，并有利于提高成胶后的凝胶强度，同时，海绵材料吸收组织渗出液后，通过与渗出液中钠离子的离子交换作用释放钙离子，有利于促进伤口愈合。

本发明的一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，具体步骤为：

1)、配料：按配比称取海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、甘油和含银抗菌剂；

2)、将海藻酸钠制成粉末，加入到纯水中，搅拌溶解得海藻酸钠水溶液；

3)、将甘油加入到纯水中，搅拌使其均匀溶解于纯水中；

4)、将海藻酸钙纤维剪切成长度为3-5mm的短纤维，并均匀的分散到纯水中；

5)、将含银抗菌剂加入到纯水中，充分搅拌，使含银抗菌剂均匀分布于纯水中；

6)、将甘油水溶液和含银抗菌剂水溶液加入到海藻酸钠水溶液中，充分搅拌，使其混合均匀；

7)、将均匀分布于纯水中的海藻酸钙短纤维加入到步骤6的混合溶液中，充分搅拌10-20min；

8)、将步骤7得到的混合溶液注入模具中，待表面平整后将模具放入冰箱冷冻室内进行冷冻8-12h，冷冻温度为-20℃左右，冷冻完成后将模具放入冷冻干燥机内，在-55℃的条件下进行冷冻干燥，冷冻干燥完成后得到具有多孔结构的海藻酸抗菌止血海绵材料，经剪裁包装和灭菌后可应用于医用海绵敷料。

制备过程中，各组分与纯水混合后，海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、甘油和含银抗菌剂的质量之和小于混合液总质量的5％，以保证制成品海绵材料的含水量低于50％。

所述海藻酸钙纤维中的钙离子作为交联剂，可以交联海藻酸钠水溶液形成凝胶，冷冻干燥过程中形成大量均匀的微小孔洞，使得含银抗菌剂被固定在海绵结构中。与通过喷涂等方法制备的含银敷料相比，本专利制备的含银海绵材料具有更高的安全性和更优异的抗菌性能。通过喷涂等方法制备的的敷料的含银抗菌剂主要集中在敷料表面，应用于伤口时，容易引起局部含银抗菌成分浓度过高，产生细胞毒性。本发明制备的含银海绵材料中的含银抗菌剂被均匀的固定在海绵材料中，海绵材料吸收伤口渗出液形成凝胶后，含银抗菌成分缓慢的向伤口释放，使海绵材料的抗菌作用持续时间长，效果更佳，并使伤口中的含银抗菌成分维持在安全的浓度范围内，可减少敷料的更换频率，降低伤口护理费用。

实施例1：

①准确称取海藻酸钠1g，加入到100g水中，充分搅拌形成均匀溶液；

②准确称取甘油2.5g，加入到50g水中，充分搅拌形成均匀溶液；

③准确称取海藻酸钙纤维2.5g，剪切成长度为4mm的短纤维，加入到250g水中，充分搅拌，使纤维均匀分散于水中；

④准确称取银的磷酸锆钠化合物0.06g，加入到100g水中，充分搅拌，使含银磷酸锆钠化合物均匀分散于水中，形成悬浊液；

⑤将步骤①、②、③、④得到的四种不同溶液混合，搅拌10min；

⑥将上述混合溶液倒入直径为180mm的不锈钢平底物料盘中，保证溶液在物料盘中表面平整，且厚度均匀，然后放入冰箱冷冻室内充分冷冻；

⑦将步骤⑥中充分冷冻的物料盘转移到真空冷冻干燥机内，真空冷冻干燥48h，冷冻干燥完成后得含银海藻酸海绵样品。

所得海绵样品可经切割成5×5cm或10×10cm等不同规格的片状，经包装灭菌后作为医用敷料使用，并将样品标号为样品1，方便后续测试记录。

实施例2-3：

与实施例1所述的实验方法相同，改变原料配比，制备各组分含量不同的海绵材料，分别对制得的海绵样品进行标号为样品2和样品3。原料配比如下表所示。

表1海绵材料原材料配比

组号	海藻酸钠(g)	海藻酸钙短纤维(g)	甘油(g)	银的磷酸锆钠化合物(g)	总水量(g)
						样品1	1	2.5	2.5	0.06	500
样品2	1.5	3	3	0.038	500
						样品3	2.5	2.5	3	0.024	500

实施例4：

对通过实施例1-3得到的海绵样品进行了吸湿性能的测试。

测试溶液使用A液，A液为英国药典中测试海藻酸医用敷料吸湿性能指定的标准测试液，这种溶液模拟了伤口渗出液中的钙离子和钠离子的含量，由含2.5mmol/L的CaCl₂·2H₂O和142mmol/L的NaCl水溶液配制而成。A液由8.3gNaCl、0.277gCaCl₂稀释至1L后配制。

测试方法按照英国药典为海藻酸医用敷料所制定的方法。将冷冻干燥海绵样品剪切成5cm×5cm尺寸，测定其干重为W克。因冷冻干燥海绵吸水性能较强，所以将海绵样品置于其干重60倍的A液中，在37℃条件下放置30min，将吸湿后的海绵样品悬空30s后测量其湿重(w₁)。则单位重量海绵样品的吸湿性＝(W₁-W)/W g·g^-1，而单位面积的吸湿性＝4(W₁-W)g·100cm^-2。吸湿性能结果如表2所示。

表2吸湿性能的测试结果

由上表可知，本发明的海绵材料具有较强的吸湿性，吸液量能达到自身重量的24倍以上，可以吸收大量的脓液，有利于降低护理费用。

实施例5

对本发明的海藻酸抗菌止血海绵进行定量杀菌试验，依据为GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》。

样品1、2和3：本发明的海藻酸抗菌止血海绵；

对照样：用于试验微生物生长条件、不经任何处理的100％棉织物。

将样品1、2、3及对照样分别剪成5mm×5mm大小的碎片，称取0.75±0.05g作为一份试样，用小纸片包好，灭菌备用。

一、菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌

二、方法

1培养基和试剂：

营养肉汤、营养琼脂培养基、0.03mol/LPBS(磷酸盐)缓冲液。

2试验方法

2.1将菌液进行活菌计数，并用PBS缓冲液稀释配制成含菌量均为2.5×10⁵cfu/mL-4×10⁵cfu/mL的菌悬液。

2.2准备15个250ml三角烧瓶，在其中3个烧瓶中各加入样品1(0.75±0.05g)，3个烧瓶中各加入样品2(0.75±0.05g)，3个烧瓶中各加入样品3(0.75±0.05g)，3个烧瓶中各加入对照样(0.75±0.05g)，另3个烧瓶不加试样作为空白对照。然后在每个烧瓶中各加入70ml±0.01mlPBS缓冲液。

2.3“0”接触时间制样：用吸管往3个对照样烧瓶和3个空白对照烧瓶中各加入5mL接种菌液。盖好瓶塞，24℃±1℃，250r/min-300r/min，振荡1min±5s。

2.4“0”接触时间取样：用吸管在“0”接触时间制样的6个烧瓶中各吸取1mL±0.1mL溶液，移入装有9mL±0.1mL PBS缓冲液的试管中，充分混匀。用10倍稀释法再进行1次稀释，充分混匀。吸取1mL±0.1mL于营养琼脂培养基平板上(每个10²稀释倍数的试管分别吸液制作两个平板)，37℃±1℃培养24h-48h。记录每个平板中的菌落数。

2.5定时振荡接触：用吸管往3个样品1烧瓶、3个样品2烧瓶及3个样品3烧瓶中各加入5mL接种菌液，盖好瓶塞。再将15个烧瓶24℃±1℃，150r/min，振荡18h。

2.6稀释培养及菌落数的测定：到规定时间后，从每个烧瓶中吸取1mL±0.1mL溶液，移入装有9mL±0.1mL PBS缓冲液的试管中，充分混匀。用10倍稀释法系列稀释至合适稀释倍数吸取1mL±0.1mL于营养琼脂培养基平板上(每个稀释倍数的试管分别吸液制作两个平板)，37℃±1℃培养24h-48h。记录每个平板中的菌落数。

选择菌落数在30cfu-300cfu之间的合适稀释倍数进行计数。若最小稀释倍数平板中的菌落数＜30，则按实际数量记录；若无菌落生长，则菌落数记为＜1。

两个平行平板的菌落数相差应在15％以内，否则此数据无效，应重做试验。

2.7结果的计算及评价

2.7.1试验有效性的判断

根据式(1)计算试验菌的增长值F。对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌等细菌，当F大于1.5，且空白对照中的活菌浓度比接种时的活菌浓度增加时，试验判定有效。否则试验无效，需重新进行试验。

F＝lgW_t-lgW₀……………………………(1)

F——对照样的试验菌增长值；

W_t——3个对照样18h振荡接触后烧瓶内的活菌浓度的平均值；

W₀——3个对照样“0”接触时间烧瓶内的活菌浓度的平均值。

2.7.2抑菌率的计算

Y——试样的抑菌率；

W_t——3个对照样18h振荡接触后烧瓶内的活菌浓度的平均值；

Q_t——3个样品18h振荡接触后烧瓶内的活菌浓度的平均值。

2.8结果的表达

以抑菌率的计算值作为结果。当抑菌率计算值为负数时，表示为“0”；当抑菌率计算值≥0时，表示为“≥0”。

2.9抗菌效果的评价

对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌抑菌率≥70％，则海藻酸抗菌止血海绵具有抑菌效果。

三、结果

根据表3可以看出，本发明的海绵材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌效果比较好，其杀菌率均达到99％以上。

表3海藻酸抗菌止血海绵对不同菌种的抑菌率

本发明提供了一种适用于伤口敷料的海藻酸抗菌止血海绵及其制备工艺，通过本发明制备的海藻酸抗菌止血海绵不仅具有海藻酸的生物活性，还具有较强的吸液性，吸收组织渗出液后形成凝胶，为伤口提供有利于促进其愈合的湿润环境，具有止血和促进伤口愈合的作用，同时含银抗菌剂的存在提高了止血海绵的抗菌性，应用于伤口时可以防止伤口细菌感染。通过本发明制备的海藻酸抗菌止血海绵适用于褥疮、烧伤等有较多渗出液和慢性溃疡性伤口，具有较高的经济效益和社会效益。

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的一种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述海藻酸抗菌止血海绵材料是以水为载体，其组分及重量份为：海藻酸钠10-40份、海藻酸钙短纤维15-50份、增塑剂甘油10-75份、含银抗菌剂0.1-1份；所述海绵材料的含水量低于50%，是以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油、含银抗菌剂及水的质量之和计算；所述海藻酸钙纤维选用长度为3-5mm的短纤维；

制备方法是以水为载体，分别将配方量的海藻酸钠和甘油溶解于水中形成均匀溶液，将配方量的含银抗菌剂和海藻酸钙纤维溶于水中形成均匀溶液，将上述水溶液混合搅拌均匀后在容器中铺开冷冻，冷冻8-12h，冷冻温度为-20℃；在-55℃条件下冷冻干燥得到海藻酸抗菌止血海绵。

2.根据权利要求1所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述海绵材料的含水量低于20%，是以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油、含银抗菌剂及水的质量之和计算。

3.根据权利要求1所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述海藻酸钠与海藻酸钙短纤维的总质量分数为40-60%，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

4.根据权利要求3所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述增塑剂甘油的质量分数为60-40%，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

5.根据权利要求1所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述含银抗菌剂的质量分数为500-1000ppm，以海藻酸钠、海藻酸钙短纤维、增塑剂甘油及含银抗菌剂的质量之和计算。

6.根据权利要求4或5所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，是以水为载体，其特征在于：其组分及重量百分比为：海藻酸钠17%、海藻酸钙短纤维41%、增塑剂甘油41%、含银抗菌剂1%。

7.根据权利要求1所述一种海藻酸抗菌止血海绵材料的制备方法，其特征在于：所述含银抗菌剂为银的磷酸锆钠化合物。