辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用，以超纯水为溶剂配制壳聚糖、明胶和聚乙烯醇溶液，将上述溶液进行搅拌混合，混合溶液均匀后再对其进行辐照，得到原始水凝胶，再将原始水凝胶放入超纯水中浸泡等处理，制得壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料。本发明水凝胶敷料的原料来源广泛、制备工艺简单、产品性能稳定。产物水凝胶敷料具有消炎、舒缓伤口疼痛、减小疤痕、促进伤口愈合、吸收伤口渗液和优异的生物相容性的优点，水凝胶敷料废弃后易降解，对环境影响较小。本发明水凝胶敷料可应用于外伤止血、消炎、烫伤、手术后伤口愈合等领域。

说明书

技术领域

本发明属于医用高分子材料领域，特别涉及一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝 胶敷料，以及其制备方法和其在医疗中的应用。

背景技术

敷料是必不可少的医疗用品，无菌纱布与外用抗生素相结合即传统敷料，但传统敷 料中纱布易与皮肤伤口组织粘连，换药时常破坏新生上皮和肉芽组织，引起出血，不利于伤 口愈合，且使病人疼痛难忍。水凝胶敷料具有优异物理和生物相容性，贴于伤口，不会粘连 伤口、不破坏新生组织，且能杀死多种细菌、避免伤口感染。与传统敷料相比，水凝胶敷料 能促进伤口更好愈合、减轻患者疼痛，能改善创面微环境、抑制细菌生长。此外，水凝胶敷 料具有良好的透明性，便于观察伤口的愈合状况。

水凝胶敷料在处理伤口上得到了广泛的应用，但水凝胶敷料还存在一些不足。 CN27724714公开了“水凝胶壳聚糖医用敷料”，其有利于伤口吸收、促进伤口愈合，具有较 好的止血、消炎止痛、愈合疤痕小等效果；但其组成单一，强度、韧性和吸收渗液能力等方 面存在不足。CN102895699公开了“一种用于皮肤创伤修复的复合水凝胶敷料”，其主要成 分为透明质酸和I型胶原，采用三偏磷酸钠交联，交联产物经过去离子水冲洗和浸泡，去除 交联剂、碱等杂质才能得到洁净的水凝胶敷料；虽然该水凝胶敷料能快速促进皮肤创伤愈 合，但残余杂质使其在抗菌、消炎和止血性能较差。CN101337086A公开“一种水凝胶敷料 及其制备方法”，其由上、下两层组成，上、下层水凝胶分别采用辐射法和冻融辐射法制 备，由于含有水溶性聚合物，因此其具有优异的强度、韧性、透明性和吸收伤口渗出液的性 能；但该水凝胶敷料制备过程复杂，难于规模化生产。此外，水凝胶敷料存在溶胀度较低的 缺点，吸收创口渗液能力较弱，须多次更换，增加了治疗成本，不利于伤口的快速愈合。水 凝胶敷料的抗张强度、气泡量以及透明度等都需要进一步改善。

发明内容

本发明目的之一在于针对水凝胶敷料的不足提供一种新型功能高分子水凝胶敷料。

本发明的目的之二在于提供上述高分子水凝胶敷料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述高分子水凝胶敷料在医用材料制备方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇 水凝胶敷料，包括以下重量百分含量的组分：壳聚糖15.3％～30.5%；明胶7.6%～18.9%；聚 乙烯醇2.6%～13.5%；水37.1%～74.5%，所述水凝胶敷料交联度为65%～80%，平衡吸水率 130%～300%。

所述壳聚糖的脱乙酰度大于85%，相对分子质量为30000～140000。

所述明胶和聚乙烯醇纯度大于90%。

一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料的制备方法，首先以超纯水为溶剂配 制壳聚糖、明胶和聚乙烯醇溶液，将上述溶液进行搅拌混合，混合溶液均匀后再对其进行辐 照，得到原始水凝胶，再将原始水凝胶放入超纯水中浸泡6～8h、并用2%的醋酸溶液去除未 交联的单体，洗涤后制得壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料。

采用高能电子束或γ光子照射进行辐照。所述辐照剂量为20～90kGy。

所述壳聚糖溶液的pH值控制在5～9，采用加入少量的甲酸调节溶液的pH。

本发明提供了一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料在制备外伤止血、消 炎、烫伤、手术后伤口愈合材料中的应用。

本发明水凝胶敷料中的壳聚糖和明胶均为天然高分子材料，来源广泛，具有很好的 生物相容性。壳聚糖中含有氨基和羟基，具有止血、消炎和伤口愈合的作用。明胶中所含 18种氨基酸具有促进伤口愈合的作用。辐照交联法是采用高能电子束对混合溶液进行辐照 交联制备水凝胶，不需加入任何交联剂，可降低水凝胶敷料中毒性，避免杂质存在。采用辐 照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇制备水凝胶敷料制备过程简单，易规模化生产。制备的水凝胶 敷料有优异的机械强度，具有较强的抑菌、止血、消炎、促进伤口愈合等特点，在吸收伤口 渗液，促进伤口快速愈合等方面有很强的能力。此外使用后废弃的敷料有优异的降解能力， 不会污染环境。辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料在创伤治疗等方面将有良好的应 用优势和前景。

辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料具有消炎、舒缓伤口疼痛、减小疤痕、促 进伤口愈合、吸收伤口渗液、很好的生物相容性等特点。可应用于外伤止血、消炎、烫伤、 手术后伤口愈合等领域。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.水凝胶敷料的原材料易获取：水凝胶敷料中的壳聚糖是由甲壳素进行脱乙酰化处理可得 到，而甲壳素是世界上第二丰富的生物资源，因此壳聚糖较易获取。明胶是由煮过的动物骨 头，皮肤和筋腱制成的，原料也易广泛获取。

2.制备过程简单，易规模化生产：在制备辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷 料，按比例配置出混合溶液，再用进行辐照，即制备出。

3.制备的水凝胶敷料有优异的机械强度，在吸收伤口渗液，促进伤口快速愈合等方 面有很强的能力。

4.环境污染较小：辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料的主要原料是壳聚糖和 明胶，两者都为天然高分子材料，使用废弃后敷料有优异的降解能力，不对环境产生污染。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范 围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。

实施例1

（1）制备A溶液：称取20g相对分子量为90000、纯度大于90%的明胶颗粒研磨至粉末 状，将其加入到20ml的温水中，搅拌至明胶完全溶解；

（2）制备B溶液：取30ml的超纯水并用甲酸调节pH至6，将10g相对分子量为35000的 壳聚糖研磨至粉末状加至超纯水中搅拌，至壳聚糖完全溶解；

（3）制备C溶液：称取6g聚合度为1700，纯度大于90%，醇解度为99%的聚乙烯醇，研 磨至粉末状，将其加入到10ml的超纯水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解；

（4）将B、C溶液缓慢加入至A溶液中，搅拌至均匀；

（5）将步骤（4）所得的产物用高能电子束进行辐照交联混合溶液，辐照剂量为30kGy，制 得水凝胶；

（6）将（5）制得的水凝胶在超纯水中浸泡6小时，并不断搅拌，其间换水数次，以去除未 反应的聚乙烯醇和明胶。然后用2%的醋酸溶液处理，去除未交联的壳聚糖，最后用超纯水 洗涤，制得水凝胶敷料；

（7）测试结果：交联度为67%，平衡吸水率203.8%。

（8）进行伤口愈合实验：取清洁雄性小白鼠5只，对小白鼠臀部进行备皮处理，再 用75摄氏度的电烙铁置于剃毛皮肤处，放置10s，烫伤为直径1cm的圆形，取约3cm×3cm 水凝胶敷料覆盖在创面上，每隔2天更换一次敷料，观察愈合情况。在第8天结痂脱落，伤 口愈合，较空白对比组提前10天愈合。

实施例2

（1）制备A溶液：称取10g相对分子量为90000、纯度大于90%的明胶颗粒研磨至粉末 状，将其加入到20ml的温水中，搅拌至明胶完全溶解；

（2）制备B溶液：取30ml的超纯水并用甲酸调节pH至5，将20g相对分子量为50000的 壳聚糖研磨至粉末状加到蒸馏水中搅拌，至壳聚糖完全溶解；

（3）制备C溶液：称取8g聚合度为1700，纯度大于90%，醇解度为99%的聚乙烯醇，研 磨至粉末状，将其加入到10ml的超纯水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解；

（4）将B、C溶液缓慢的加入到A溶液中，搅拌至均匀；

（5）将步骤（4）所得的混合溶液进行γ光子辐照交联，辐照剂量为60kGy，制得水凝胶；

（6）将（5）制得的水凝胶在超纯水中浸泡8小时，并不断搅拌，其间换水数次，以去除未 反应的聚乙烯醇和明胶。然后用2%的醋酸溶液处理，去除未交联的壳聚糖，最后用超纯水 洗涤，制得水凝胶敷料；

（7）测试结果：交联度为81%，平衡吸水率323.8%。

（8）进行伤口愈合实验：取清洁雄性小白鼠5只，先剔除小白鼠臀部被毛，再用75 摄氏度的电烙铁置于剃毛皮肤处，放置10s，烫伤为直径1cm的圆形，取约3cm×3cm水凝 胶敷料覆盖在创面上，每隔2天更换一次敷料，观察愈合情况。在第10天结痂脱落，伤口 愈合，较空白对比组提前8天愈合。

实施例3

（1）制备A溶液：称取15g相对分子量为90000、纯度大于90%的明胶颗粒研磨至粉末 状，将其加入到20ml的温水中，搅拌至明胶完全溶解

（2）制备B溶液：取30ml的超纯水并用甲酸调节pH至6，将30g相对分子量为100000 的壳聚糖研磨至粉末状加到超纯水中搅拌，至壳聚糖完全溶解；

（3）制备C溶液：称取10g聚合度为1700，纯度大于90%，醇解度为99%的聚乙烯醇研磨 至粉末状，将其加入到10ml的超纯水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解；

（4）将B、C溶液缓慢的加入到A溶液中，搅拌至均匀；

（5）将步骤（4）所得混合溶液进行高能电子束辐照交联，辐照剂量为80kGy，制得水凝 胶；

（6）将（5）制得的水凝胶在超纯水中浸泡8小时，并不断搅拌，其间换水数次，以去除未 反应的聚乙烯醇和明胶。然后用2%的醋酸溶液处理，去除未交联的壳聚糖，最后用超纯水 洗涤，制得水凝胶敷料；

（7）测试结果：交联度为87%，平衡吸水率293.2%。

（8）进行伤口愈合实验：取清洁雄性小白鼠5只，先剔除小白鼠臀部被毛，在用75 摄氏度的电烙铁置于剃毛皮肤处，放置10s，烫伤为直径1cm的圆形，取约3cm×3cm水凝 胶敷料覆盖在创面上，每隔2天更换一次敷料，观察愈合情况。在第12天结痂脱落，伤口 愈合，较空白对比组提前6天愈合。

实施例4

（1）制备A溶液：称取18g相对分子量为90000、纯度大于90%的明胶颗粒研磨至粉末 状，将其加入到20ml的温水中，搅拌至明胶完全溶解

（2）制备B溶液：取30ml的超纯水并用甲酸调节pH至5，将25g相对分子量为120000 的壳聚糖研磨至粉末状加到超纯水中搅拌，至壳聚糖完全溶解；

（3）制备C溶液：称取7g聚合度为1700，纯度大于90%，醇解度为99%的聚乙烯醇研磨 至粉末状，将其加入到10ml的超纯水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解；

（4）将B、C溶液缓慢的加入到A溶液中，搅拌至均匀；

（5）将步骤（4）所得混合溶液进行高能电子束辐照交联，辐照剂量为40kGy，制得水凝 胶；

（6）将（5）制得的水凝胶在超纯水中浸泡8小时，并不断搅拌，其间换水数次，以去除未 反应的聚乙烯醇和明胶。然后用2%的醋酸溶液处理，去除未交联的壳聚糖，最后用超纯水 洗涤，制得水凝胶敷料；

（7）测试结果：交联度为75%，平衡吸水率213%。

（8）进行伤口愈合实验：取清洁雄性小白鼠5只，先剔除小白鼠臀部被毛，再用75 摄氏度的电烙铁置于剃毛皮肤处，放置10s，烫伤为直径1cm的圆形，取约3cm×3cm水凝 胶敷料覆盖在创面上，每隔2天更换一次敷料，观察愈合情况。在第12天结痂脱落，伤口 愈合，较空白对比组提前6天愈合。

实施例5

（1）制备A溶液：称取13g相对分子量为90000、纯度大于90%的明胶颗粒研磨至粉末 状，将其加入到20ml的温水中，搅拌至明胶完全溶解

（2）制备B溶液：取30ml的超纯水并用甲酸调节pH至6，将28g相对分子量为140000 的壳聚糖研磨至粉末状加到超纯水中搅拌，至壳聚糖完全溶解；

（3）制备C溶液：称取10g聚合度为1700，醇解度为99%的聚乙烯醇研磨至粉末状，将其 加入到10ml的超纯水中，搅拌至聚乙烯醇完全溶解；

（4）将B、C溶液缓慢的加入到A溶液中，搅拌至均匀；

（5）将步骤（4）所得混合溶液进行高能电子束辐照交联，辐照剂量为30kGy，制得水凝 胶；

（6）将（5）制得的水凝胶在超纯水中浸泡8小时，并不断搅拌，其间换水数次，以去除未 反应的聚乙烯醇和明胶。然后用2%的醋酸溶液处理，去除未交联的壳聚糖，最后用超纯水 洗涤，制得水凝胶敷料；

（7）测试结果：交联度为65%，平衡吸水率132%。

（8）进行伤口愈合实验：取清洁雄性小白鼠5只，先剔除小白鼠臀部被毛，再用75 摄氏度的电烙铁置于剃毛皮肤处，放置10s，烫伤为直径1cm的圆形，取约3cm×3cm水凝 胶敷料覆盖在创面上，每隔2天更换一次敷料，观察愈合情况。在第8天结痂脱落，伤口愈 合，较空白对比组提前10天愈合。