CN105037582B - 一种纳米壳聚糖的制备方法及其应用 - Google Patents
一种纳米壳聚糖的制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明中纳米壳聚糖的制备几乎没有化学反应，主要是通过将壳聚糖溶解分散，利用壳聚糖不溶于氢氧化钠溶液，来析出壳聚糖微粒。同时制备条件温和安全度高，制备原料常见，而且无毒。得到的纳米壳聚糖是制造人工皮肤的理想原料，制备的人造皮肤质地柔软、舒适，与创面的贴合性能好，既透气、又吸水，不仅有抑菌消炎作用，而且具有抑制疼痛、止血和促进伤口愈合的功能。随着患者创伤的愈合与自身皮肤的生长，壳聚糖人造皮肤能自行溶解并被机体吸收，不但不会留下碎屑而延缓伤口的愈合，相反还会促进皮肤再生。并且操作简单，提高了安全性的同时也简化了制备过程。所需仪器也较常见，有利于降低成本，在人工皮肤领域具有重要应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米壳聚糖的制备方法及其应用，尤其涉及一种纳米壳聚糖的制备方法及制得的纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用。
背景技术
壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有良好的生物相容性和生物降解性，具有多种生物活性。壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的第二大天然生物有机资源，它是经甲壳素去乙酰得到的，被誉为“人体免疫卫士”、“当今人体必须的第六生命要素”。甲壳素是一种多糖生物高分子，在大自然中分布广泛，主要在低等生物菌类、节肢动物虾蟹等昆虫外壳和高等植物的细胞可谓到处可见。甲壳素每年合成量达到2000亿吨，且是一种取之不竭的生物资源。
皮肤是人体最大的器官 , 具有抵御外界微生物人侵 、*** 、防止水分蒸发 、调节体温等重要作用 ,同时也是免疫***的组成部分之一 。然而 , 由于烧伤 、静脉曲张 、血管炎 、皮肤癌等引起的溃疡以及急性创伤导致的皮肤缺损 ,严重影响了患者皮肤屏障功能及外观 ,严重时可导致死亡 。皮肤出现严重且大面积缺损或难于愈合的情况下 ,在其表面覆盖敷料极其重要 。此时敷料起到保护创面 、防止体液和蛋白质流失 、防止细菌侵入引起炎症的作用。
人工皮肤是指利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。人工皮肤高度近似人类皮肤，在治疗烧伤、烫伤方面具有减轻患者疼痛，愈后不留瘢痕的特效，并且对治疗糖尿病足等长期难愈性溃疡具有良好疗效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米壳聚糖的制备方法，该方法条件温和、安全度高，制备原料常见，而且无毒；同时本发明的目的还在于提供一种纳米壳聚糖在人工皮肤中应用方法，该方法制得的人工皮肤质地柔软、舒适，与创面的贴合性能好，既透气、又吸水，而且具有抑制疼痛、止血和促进伤口愈合的功能。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种纳米壳聚糖的制备方法如下：
（1）壳聚糖的提纯：向圆底烧瓶中加入200ml去离子水、4ml冰醋酸、8g壳聚糖，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为1000r/min；1h后进行抽滤，向得到的滤液中滴加氢氧化钠溶液调节滤液pH值到8使壳聚糖析出；静置3h，收集壳聚糖沉淀，用去离子水将壳聚糖沉淀洗涤至pH为7，除去水分并干燥后得到纯化后的壳聚糖；
（2）壳聚糖乳液的制备：向烧杯中加入100ml去离子水、2ml冰醋酸，水浴加热并搅拌，转速为1000r/min，水浴温度为30℃，取纯化后的壳聚糖5g，缓慢加入醋酸溶液中；保持转速为1000r/min，温度为30℃，1h后得到壳聚糖-醋酸溶液；另取一圆底烧瓶，加入100ml液体石蜡和4ml司盘-80，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min；10min后向圆底烧瓶中缓慢滴加制得的壳聚糖-醋酸溶液，保持水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min，3h后得到壳聚糖乳液；
（3）氢氧化钠乳液的制备：向烧杯中加入5g氢氧化钠、100ml去离子水，搅拌使氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠溶液；另取一圆底烧瓶，加入100ml液体石蜡、4ml司盘-80，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为1000r/min；10min后向圆底烧瓶中加入制得的氢氧化钠溶液，保持水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min，3h后得到氢氧化钠乳液；
（4）纳米壳聚糖的制备：在水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min的条件下，向壳聚糖乳液中加入氢氧化钠乳液，搅拌1.5h后将混合乳液以10000r/min的速度离心8min，使壳聚糖颗粒沉降，将得到的壳聚糖沉淀分别用乙醇、去离子水进行清洗，反复进行多次离心、清洗操作，直至得到的壳聚糖沉淀的pH为7，将pH为7的壳聚糖沉淀进行干燥后得到纳米壳聚糖；
一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备:向圆底烧瓶中加入2-5g明胶和25-30ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为40-60℃，搅拌速度为800-1200r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为30-40℃，搅拌速度800-1200r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为30-40℃，搅拌速度800-1200r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入15-25ml温度为25-30℃、质量分数为8-12%的氢氧化钠溶液和8-15ml温度为40-50℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤；
所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇:丙三醇=1:（3-10）。
本发明中纳米壳聚糖的制备几乎没有化学反应，主要是通过将壳聚糖溶解分散，利用壳聚糖不溶于氢氧化钠溶液，来析出壳聚糖微粒。同时制备条件温和安全度高，制备原料常见，而且无毒。
得到的纳米壳聚糖是制造人工皮肤的理想原料，制备的人造皮肤质地柔软、舒适，与创面的贴合性能好，既透气、又吸水，不仅有抑菌消炎作用，而且具有抑制疼痛、止血和促进伤口愈合的功能。随着患者创伤的愈合与自身皮肤的生长，壳聚糖人造皮肤能自行溶解并被机体吸收，不但不会留下碎屑而延缓伤口的愈合，相反还会促进皮肤再生。并且操作简单，提高了安全性的同时也简化了制备过程。所需仪器也较常见，有利于降低成本，在人工皮肤领域具有重要应用价值。
人工皮肤的溶胀度表示其吸水性，溶胀高，表示人工皮肤的保湿性能好。水溶失率表示人工皮肤在水中的溶解度，溶解度越低，表示其在水中的损失越少。在人工皮肤的制备过程中，加入本发明所述的复合醇，可提高人工皮肤的溶胀度，并降低其水溶失率，改善了人工皮肤的基本性能。
本发明的优点如下：
1. 纳米壳聚糖的制备几乎没有化学反应，安全无毒，且制备条件温和、制备原料常见，成本较低。
2.采用纳米壳聚糖制得的人工皮肤的溶胀度高，水溶失率低，质地柔软、舒适，与创面的贴合性能好，既透气、又吸水，不仅有抑菌消炎作用，而且具有抑制疼痛、止血和促进伤口愈合的功能。
具体实施例
实施例1：一种纳米壳聚糖的制备方法如下：
（1）壳聚糖的提纯:向圆底烧瓶中加入200ml去离子水、4ml冰醋酸、8g壳聚糖，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为1000r/min；1h后进行抽滤，向得到的滤液中滴加氢氧化钠溶液调节滤液pH值到8使壳聚糖析出；静置3h，收集壳聚糖沉淀，用去离子水将壳聚糖沉淀洗涤至pH为7，除去水分并干燥后得到纯化后的壳聚糖；
（2）壳聚糖乳液的制备：向烧杯中加入100ml去离子水、2ml冰醋酸，水浴加热并搅拌，转速为1000r/min，温度为30℃，取纯化后的壳聚糖5g，缓慢加入醋酸溶液中；保持转速为1000r/min，温度为30℃，1h后得到壳聚糖-醋酸溶液；另取一圆底烧瓶，加入100ml液体石蜡和4ml司盘-80，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min；10min后向圆底烧瓶中缓慢滴加制得的壳聚糖-醋酸溶液，保持水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min，3h后得到壳聚糖乳液；
（3）氢氧化钠乳液的制备：向烧杯中加入5g氢氧化钠、100ml去离子水，搅拌使氢氧化钠完全溶解，得到氢氧化钠溶液；另取一圆底烧瓶，加入100ml液体石蜡、4ml司盘-80，水浴加热并搅拌，水浴温度为30℃，搅拌速度为1000r/min；10min后向圆底烧瓶中加入制得的氢氧化钠溶液，保持水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min，3h后得到氢氧化钠乳液；
（4）纳米壳聚糖的制备：在水浴温度为30℃，搅拌速度1000r/min的条件下，向壳聚糖乳液中加入氢氧化钠乳液，搅拌1.5h后将混合乳液以10000r/min的速度离心8min，使壳聚糖颗粒沉降，将得到的壳聚糖沉淀分别用乙醇、去离子水进行清洗，反复进行多次离心、清洗操作，直至得到的壳聚糖沉淀的pH为7，将pH为7的壳聚糖沉淀进行干燥后得到纳米壳聚糖。
实施例2：一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备:向圆底烧瓶中加入2g明胶和25ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为40℃，搅拌速度为800r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为30℃，搅拌速度800r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为30℃，搅拌速度800r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入15ml温度为25℃、质量分数为8%的氢氧化钠溶液和8ml温度为40℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤；
所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇:丙三醇=1:3。
实施例3：一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备:向圆底烧瓶中加入5g明胶和30ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为60℃，搅拌速度为1200r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为40℃，搅拌速度1200r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为40℃，搅拌速度1200r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入25ml温度为30℃、质量分数为12%的氢氧化钠溶液和15ml温度为50℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤；
所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇:丙三醇=1:10。
实施例4：一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备：向圆底烧瓶中加入3.6g明胶和26.4ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为50℃，搅拌速度为1000r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为35℃，搅拌速度1000r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为35℃，搅拌速度1000r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入20ml温度为28℃、质量分数为10%的氢氧化钠溶液和10ml温度为45℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤；
所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇:丙三醇=1:5。
实施例5：一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备:向圆底烧瓶中加入5.2g明胶和32ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为38℃，搅拌速度为750r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为41℃，搅拌速度1250r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为41℃，搅拌速度1250r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入14ml温度为31℃、质量分数为7.5%的氢氧化钠溶液和16ml温度为52℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤；
所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇：丙三醇=1:12。
实施例6：一种纳米壳聚糖在人工皮肤中的应用方法如下：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15ml去离子水和1.4ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45g纳米壳聚糖，30℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备：向圆底烧瓶中加入3.6g明胶和26.4ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为50℃，搅拌速度为1000r/min，1h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为35℃，搅拌速度1000r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为35℃，搅拌速度1000r/min，1h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10cm的培养皿中加入3ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入20ml温度为28℃、质量分数为10%的氢氧化钠溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24h，即得人工皮肤。
试验例1：溶胀度测定
取实施例2-6制得的人工皮肤，分别切1×1cm的正方形人工皮肤膜片，分别置于烧杯中，恒温100℃燥24小时，冷却后，用分析天平称重，此时重量记为原始重量，然后分别置于去离子水中，在室温下浸泡24h后取出，吸去表面水分后，立即用分析天平称重，此时重量记为吸水后重量。计算测得溶胀度，溶胀度=（吸水后重量-原始重量）/原始重量×100%，结果见表1。
表1 溶胀度比较
试验例2：水溶失率测定
取实施例2-6制得的人工皮肤，分别切10g人工皮肤膜片，分别置于烧杯中，恒温100℃燥24小时，冷却后，用分析天平称重，此时重量记为原始重量，然后分别置于6支试管中，加入去离子水，浸入水浴锅，100℃水浴1h，然后倒掉液体，100℃恒温干燥24h后，用分析天平称重，此时重量记为溶失后重量。计算测得水溶失去率，水溶失去率=（原始重量-溶失后重量）/原始重量×100%，水溶失去率结果见表2。
表2 水溶失率比较
从表1和表2可以看出，实施例2-4制得的人工皮肤的溶胀度、水溶失率数据均优于实施例6，说明添加复合醇可显著改善人工皮肤的基本性能。
Claims (1)
1.一种纳米壳聚糖在制备人工皮肤中的应用，其特征在于：包括如下步骤：
（1）纳米壳聚糖溶液的制备：向烧杯中加入66.15 ml去离子水和1.4 ml冰醋酸，搅拌均匀后加入2.45 g纳米壳聚糖，30 ℃超声溶解后得到纳米壳聚糖溶液；
（2）明胶溶液的制备：向圆底烧瓶中加入3.6 g明胶和26.4 ml去离子水，水浴加热并搅拌，水浴温度为50 ℃，搅拌速度为1000 r/min，1 h后得到明胶溶液；
（3）溶液混合：调节水浴温度为35 ℃，搅拌速度1000 r/min，将步骤（1）制得的壳聚糖溶液加入至步骤（2）制得的明胶溶液中，保持水浴温度为35 ℃，搅拌速度1000 r/min，1 h后得到壳聚糖-明胶溶液；
（4）人工皮肤的制备：向直径为10 cm的培养皿中加入3 ml步骤（3）制得的壳聚糖-明胶溶液，涂抹均匀后加入20 ml温度为28 ℃、质量分数为10%的氢氧化钠溶液和10 ml温度为45 ℃的复合醇溶液，凝固成膜后倒掉剩余的氢氧化钠溶液和复合醇溶液，并用去离子水冲洗膜表面，阴凉处静置晾干24 h，即得人工皮肤；所述的复合醇溶液中各成分的体积比为乙醇:丙三醇 =1:5。
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