CN114732941B - 一种清洁抑菌凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水凝胶技术领域，尤其是一种清洁抑菌凝胶的制备方法，本发明将利用细菌素与水凝胶通过氰基丙烯酸酯负载结合，辅以脱乙酰壳多糖酶等，形成清洁抑菌凝胶，有保湿的作顺应性好，可裁剪，能吸收渗液，可透过气体，具有促进伤口湿性愈合、无粘连、患者感觉舒适、明显减轻疼痛感等优点，水凝胶自身具有活性或能促进活性物质释放，从而使创面愈合速度加快，本发明公开的清洁抑菌水凝胶显示出稳定的覆盖、小的位移、持久的抗菌性和快速的伤口愈合能力。

Description

一种清洁抑菌凝胶的制备方法

技术领域

本发明属于水凝胶材料技术领域，尤其是一种清洁抑菌凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶又称为含水水凝胶，是一种能够在水中溶胀，吸收并保持大量水分而又不溶解于水的亲水性网状高分子溶胀体。正因为其高含水量，使水凝胶可以随意塑形，适合于任何部位的创面，为伤口的愈合提供必要条件，其生物相容性也优于纤维、薄膜类敷料。另外，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反应。因此，水凝胶作为优良的生物医学材料得到广泛应用，如用于药物载体、组织支架和伤口敷料等，而且水凝胶可以防止伤口进一步损伤和细菌的侵袭。抑菌水凝胶其兼顾水凝胶和抗菌的双重功能，可以满足其需求，根据其基体和抗菌剂的不同，主要分为含无机纳米粒子的抗菌水凝胶和含有机抗菌剂的抗菌水凝胶等。例如银粒子，传统的方法大多将纳米银粒子与植入体直接复合，从而赋予植入体具有抗菌的功能。以水凝胶材料为例，将纳米银离子与水凝胶材料直接复合后，纳米银粒子与组织或细胞存在交互作用，但是当纳米银粒子的浓度超过一定范围时，会对细胞和组织产生一定毒性，通过穿透或沉积在细胞壁上，会影响电解质和代谢物的运输，引起与膜蛋白的相互作用，激活信号通路，抑制细胞增殖和收缩。中国专利CN2018115319408公开了一种纳米银离子可控性释放的抗菌水凝胶及其制备方法，想要实现纳米银粒子在植入体中的长期缓慢释放；例如中国专利CN2016104668764公开了一种海洋红藻胶水凝胶及其制备方法，主要使用了人工合成抗菌剂，如抗菌剂苯并异噻唑啉酮、对羟基苯甲酸甲酯、苯扎氯铵、西曲氯铵等多种，然而这种使用合成抗菌剂的水凝胶，生物相容性和抗菌性差、易引起皮肤过敏等缺点和缺陷。从现有的研究成果来看，在抗菌水凝胶的开发来看，人们费劲心力于利用多糖、聚醚类等大分子制备结构复杂、方法复杂、成分复杂的并与多种多样的杀菌物质混合，从而制备抗菌水凝胶，然而却忽视了最为基本的生物相容性和刺激性，例如无机抗菌剂如Ag纳米粒子等虽然具有较好的抗菌性，但其生物相容性限制了其广泛在人体皮肤表面的应用。另外，传统抗生素抗菌剂，例如青霉素等，长期使用及滥用会导致耐药菌的产生。因此本领域技术人员亟待开发出一种清洁抑菌凝胶的制备方法，具体为利用细菌素与水凝胶通过化学或物理结合，形成细菌素水凝胶。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种清洁抑菌凝胶的制备方法，具体为利用细菌素与水凝胶通过化学或物理结合，形成细菌素水凝胶。

本发明通过以下技术方案实现：

一种清洁抑菌凝胶的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)按重量份数计，将45～50份去离子水和16～18份卡波姆加入反应瓶中，磁力搅拌溶解，然后用质量分数5％的盐酸溶液调节体系pH为3.5～4，在搅拌速度800r/min下，用缓慢滴加12～15份氰基丙烯酸酯单体，2～3h后用0.1mol/L碳酸钾水溶液调体系pH到6.8～7.0，得凝胶溶液；

由于其α位置上的氰基是一个很强的吸电子基，使β碳原子呈现更大的正电性，使得它具有很大的聚合倾向，只要一接触到阴离子，便会由单体转变为聚合体。进而将氰基丙烯酸酯微球引入水凝胶中，氰基丙烯酸酯微球有机刚性粒子增韧，形成冷拉作用，进一步提高水凝胶的物理力学性能。(2)将凝胶溶液和细菌素按照质量比为7～9:1的比例混合均匀后置于恒温振荡器中震荡2.4h；滤出上述水凝胶，清洗，洗涤后于60℃烘箱内干燥0.5～1h，得到负载细菌素负载的卡波姆凝胶；恒温振荡器控温精度高，温度分布均匀，加温速度快，噪音低，可以使细菌素均匀快速负载的卡波姆凝胶。

(3)按重量份计，将8～13份甘油聚乙二醇氢化蓖麻油、36～43份聚乙烯醇、56～61份细菌素负载的卡波姆凝胶、8～12份聚维酮、6～8份脱乙酰壳多糖酶依次加入690～740份蒸馏水中，搅拌处理后，进行超声脱泡处理40～50min，然后进行冷冻-解冻循环处理5～7次后，得到清洁抑菌凝胶。

进一步的，上述步骤(1)中，上述步骤(3)中，聚乙烯醇为PVA05-88或PVA17-88中的其中一种。

进一步的，上述步骤(1)中，卡波姆为卡波姆934P、卡波姆974P、卡波姆1342中的其中一种。

进一步的，上述步骤(3)中，所述聚维酮为PVPK30或PVPK90的其中一种或二者的混合物。

进一步的，上述步骤(2)中，细菌素为大肠杆菌素、乳酸链球菌素其中一种或二者的混合物。

细菌素是某些细菌产生的一类抗菌物质，其作用范围虽较狭窄，但具有一定的抗菌作用。细菌素的名称按产生的菌种来命名，如大肠杆菌产生的细菌素称为大肠杆菌素。

进一步的，上述步骤(3)中，所述氰基丙烯酸酯为α-氰基丙烯酸正丁酯、α-氰基丙烯酸庚酯中的其中一种或二者的混合物。

氰基丙烯酸酯，常做胶粘剂，最早由柯达等公司所开发应用，例如α-氰基丙烯酸正丁酯制备504医用黏合剂，该胶能强力黏合机体组织，黏合速度快。无毒，对组织反应小，不造成血栓，可简单灭菌。

进一步的，上述步骤(3)中，冷冻-解冻循环处理的操作为放入-26℃冰箱中冷24h后取出，在室温下用自来水进行解冻直到温度达到0～2℃后，完成冷冻-解冻过程。

本发明的有益效果：

本发明将氰基丙烯酸酯微球引入水凝胶中，氰基丙烯酸酯微球刚性粒子增韧，形成冷拉作用，拉伸前球形微粒状分散在基体中，在拉伸时，脆性粒子屈服并与基体产生同样大小的形变，吸收相当多的能量，使共混物的韧性提高，可增强水凝胶的机械性能，实现高拉伸强度和较好的压缩性能，同时负载的细菌素为水凝胶提供持久的抗菌性能，与脱乙酰壳多糖酶形成协同抗菌作用，本发明公开的制备方法制备的清洁抑菌凝胶抑菌主要活性成分是细菌素与脱乙酰壳多糖酶，具有抗菌消炎、增加免疫、促进伤口愈合、滋养修复黏膜等多种医疗保健功效，同时又有良好的生物相容性和生物降解性，安全无毒，其中脱乙酰壳多糖，是氨基葡糖通过β-1，4-键联结起来的聚合物，富含活性基团，可与病菌细胞膜相吸附并使其聚沉，或穿透病菌体进入菌体内，扰乱病菌的新陈代谢，从而发挥其广谱抗菌作用，不易产生耐药性，持久作用，对支原体或衣原体感染有明显的抑制和杀灭效果，氰基丙烯酸酯聚合活性高，碱性及极微弱的水都可以引发聚合，能被血液所润湿，可以无毒生化解聚，具有良好的生物降解性和生物相容性，以其为载体材料制备负载细菌素依靠降解性能和释药性能，提高细菌素的作用效率，通过简便的制备步骤依靠冷冻解冻、脱泡的等工序制备抑菌作用均匀的清洁凝胶。

相比现有技术本发明具有如下优点：

本发明将利用细菌素与水凝胶通过氰基丙烯酸酯负载结合，辅以脱乙酰壳多糖酶等，形成清洁抑菌凝胶，有保湿的作顺应性好，可裁剪，能吸收渗液，可透过气体，具有促进伤口湿性愈合、无粘连、患者感觉舒适、明显减轻疼痛感等优点，水凝胶自身具有活性或能促进活性物质释放，从而使创面愈合速度加快，本发明公开的清洁抑菌水凝胶显示出稳定的覆盖、小的位移、持久的抗菌性和快速的伤口愈合能力。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

第一步、按重量份数计，将50份去离子水和18份卡波姆974P加入反应瓶中，磁力搅拌溶解，然后用质量分数5％的盐酸溶液调节体系pH为4，在搅拌速度800r/min下，用缓慢滴加15份α-氰基丙烯酸庚酯，3h后用0.1mol/L碳酸钾水溶液调体系pH到7.0，得凝胶溶液；

第二步、将凝胶溶液和细菌素大肠杆菌素按照质量比为9:1的比例混合均匀后置于SHZ-88水浴30℃恒温振荡器中震荡2.4h，振荡频率100次；滤出上述水凝胶，清洗，洗涤后于60℃烘箱内干燥1h，得到负载细菌素负载的卡波姆凝胶；

第三步、按重量份计，将13份甘油聚乙二醇氢化蓖麻油、43份聚乙烯醇PVA05-88、61份细菌素负载的卡波姆凝胶、12份聚维酮PVPK90、8份脱乙酰壳多糖酶依次加入740份蒸馏水中，搅拌处理后，进行超声脱泡处理50min，然后进行冷冻-解冻循环处理7次后，得到清洁抑菌凝胶，其纵拉伸强度1.4MPa、横拉伸强度1.3MPa、断裂伸长率654.3％、1cm宽度剥离强度1.2N/厘米、皮肤致敏性：激发后等级为0、皮肤刺激性：反应刺激指数为0、水蒸气透过率112.5g/m²·24h、抑菌性：金黄色葡萄球菌(ATCC6538)93.0％、大肠杆菌(ATCC25922)98.4％、白色念菌(ATCC10231)93.0％。

大肠杆菌(ATCC25922)MIC大肠杆菌素2.69×10^-4、大肠杆菌(ATCC25922)MIC脱乙酰壳多糖酶2.8×10^-3、FIC＝0.36

实施例2

第一步、按重量份数计，将45份去离子水和16份卡波姆934P加入反应瓶中，磁力搅拌溶解，然后用质量分数5％的盐酸溶液调节体系pH为3.5，在搅拌速度800r/min下，用缓慢滴加12份α-氰基丙烯酸正丁酯，2h后用0.1mol/L碳酸钾水溶液调体系pH到6.8，得凝胶溶液；

第二步、将凝胶溶液和细菌素乳酸链球菌素按照质量比为7:1的比例混合均匀后置于SHZ-88水浴恒温振荡器中震荡2.4h，振荡频率100次；滤出上述水凝胶，清洗，洗涤后于60℃烘箱内干燥0.5h，得到负载细菌素负载的卡波姆凝胶；

第三步、按重量份计，将8份甘油聚乙二醇氢化蓖麻油、36份聚乙烯醇PVA05-88、56份细菌素负载的卡波姆凝胶、8份聚维酮PVPK30、6份脱乙酰壳多糖酶依次加入690份蒸馏水中，搅拌处理后，进行超声脱泡处理40min，然后进行冷冻-解冻循环处理5次后，得到清洁抑菌凝胶，其纵拉伸强度1.1MPa、横拉伸强度1.0MPa、断裂伸长率612.7％、1cm宽度剥离强度1.2N/厘米、皮肤致敏性：激发后等级为0、皮肤刺激性：反应刺激指数为0、水蒸气透过率112.5g/m²·24h、抑菌性：金黄色葡萄球菌(ATCC6538)95.2％、大肠杆菌(ATCC25922)93.8％、白色念菌(ATCC10231)94.1％。

注：参考以下标准进行检测：抑菌率试验按照GB15979-2002一次性使用卫生用品卫生标准中方法进行试验；刺激与皮肤致敏性试验：试验前24小时将动物背部脊柱两侧背毛除去10cm×15cm，作为试验和观察部位，将试验样品浸提液和对照液各0.5ml分别滴到2.5cm×2.5cm大小的吸收性纱布片上备用。分别将浸透样品浸提液和溶剂对照液的沙布片直接接触兔脊柱两侧皮肤，然后用绷带固定贴敷4小时。接触期结束后去下贴敷片。拉伸强度、断裂伸长率按GB/T1040.3-2006的规定进行。试样采用长150mm、宽15mm的长条形，夹具间距离100mm，试验速度为250mm/min。

金黄色葡萄球菌(ATCC6538)MIC乳酸链球菌素1.63×10^-5、金黄色葡萄球菌(ATCC6538)MIC脱乙酰壳多糖酶3.14×10^-3、FIC＝0.27；

细菌的培养：将活化后的细菌转接到液体培养基中，37℃条件下培养12h后，3000rmin离心5min，弃上清，沉淀物用灭过菌的液体培养基稀释为10⁶CFU/mL作为测试菌液(用牛肉膏蛋白胨培养基)，将培养后的真菌细胞用其液体培养基稀释为2X 10'CFUmL，取100/AL放入96孔板各实验孔中，然后在实验孔中分别再加入100μL一定浓度的抗菌肽，对照组设两组：一组为100μL培养液；另一组为100μL菌液，同时放入28℃培养箱中培养24h。小抑菌浓度(MIC)的基础上，取4×MIC的抗菌肽与4×MIC的抗生素各75/L加入96孔微量培养板的实验孔中，连续倍比稀释，每个原浓度孔稀释20个试验孔，然后每个实验孔再加入100/L的待测菌液(10⁶CFU/mL)，同时设两组对照：一组为250/培养液；另一组为250L菌液，然后放入37℃恒温培养箱中培养12h。计算出共同培养时抗菌肽与抗生素的最小抑菌浓度(MIC)。

Claims (6)

1.一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

(1)按重量份数计，将45～50份去离子水和16～18份卡波姆加入反应瓶中，磁力搅拌溶解，然后用质量分数5％的盐酸溶液调节体系pH为3.5～4，在搅拌速度600～800r/min下，用缓慢滴加12～15份氰基丙烯酸酯单体，2～3h后用0.1mol/L碳酸钾水溶液调体系pH到6.8～7.0，得凝胶溶液；

(2)将凝胶溶液和细菌素按照质量比为7～9:1的比例混合均匀后置于恒温振荡器中震荡2～2.4h；滤出凝胶，清洗，洗涤后于50～60℃烘箱内干燥0.5～1h，得到细菌素负载的卡波姆凝胶；

(3)按重量份计，将8～13份甘油聚乙二醇氢化蓖麻油、36～43份聚乙烯醇、56～61份细菌素负载的卡波姆凝胶、8～12份聚维酮、6～8份脱乙酰壳多糖酶依次加入690～740份蒸馏水中，搅拌处理后，进行超声脱泡处理40～50min，然后进行冷冻-解冻循环处理5～7次后，得到清洁抑菌凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中，聚乙烯醇为PVA05-88或PVA17-88中的其中一种，所述聚维酮为PVPK30或PVPK90的其中一种或二者的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中，卡波姆为卡波姆934P、卡波姆974P、卡波姆1342中的其中一种。

4.根据权利要求1所述的一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中，所述氰基丙烯酸酯为α-氰基丙烯酸正丁酯、α-氰基丙烯酸庚酯中的其中一种或二者的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，细菌素为大肠杆菌素、乳酸链球菌素其中一种或二者的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种清洁抑菌凝胶的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中，冷冻-解冻循环处理的操作为放入-20℃冰箱中冷24h后取出，在室温下用自来水进行解冻直到温度达到0～2℃后，完成一次冷冻-解冻过程。