一种葡聚糖基水凝胶敷料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种葡聚糖基水凝胶敷料及其制备方法。包括以下步骤：步骤1：制备改性葡聚糖和改性透明质酸；步骤2：将改性葡聚糖溶解在去离子水中，得到溶液A，保存在10～15℃下；将改性透明质酸溶解在去离子水中，得到溶液B；将溶液A加入至溶液B中混合；加入姜黄素复合微米粒子；交联，得到水凝胶敷料。有益效果：制备了姜黄素复合微米粒子；通过双亲性复合物的网络结构使得姜黄素可以缓慢释放，避免了突发释放，增加了生物利用度的提高，促进伤口抗炎性；通过光催化过程，有效在微米粒子表面嵌入五倍子酸，增强微米粒子的分散性，同时使得姜黄素复合微米粒子作为交联剂。

说明书

技术领域

本发明涉及敷料技术领域，具体为一种葡聚糖基水凝胶敷料及其制备方法。

背景技术

伤口愈合包括炎症、细胞增殖、重塑，炎症时间延长导致氧自由基和其他氧活性物质水平增加，进而延迟损伤组织的增殖和迁移，阻碍伤口愈合，因此需要设计具有渗出物吸收、保持潮湿环境、有助于细胞增殖的伤口敷料。近年来，水凝胶是一种三维聚合物网络，膨胀迅速，具有较高的内在吸水能力，可以提供安全性水分平衡，有助于促进伤口愈合。

其中，葡聚糖由于成纤维细胞中存在葡聚糖的特定受体，因此葡聚糖可以产生各种生长因子的表达，在增强新生血管和促进伤口愈合能力方面具有重要作用，对细胞粘附、增殖、迁移十分关键，因此被用于制备水凝胶敷料。但是葡聚糖基水凝胶存在抗炎和抗氧化特性，同时力学性能较差，稳定性弱。

另一方面，姜黄素是一种黄色疏水多酚，其作为一种有效的抗炎剂被广泛用于伤口愈合，但是其生物利用度差，不溶于水性，以及光降解阻碍了其实际应用，此外姜黄素在多类物质包封后，后续缓释率下降，抗炎性下降，降低了葡聚糖基水凝胶敷料的使用时间。

因此，解决上述问题，制备一种葡聚糖基水凝胶敷料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种葡聚糖基水凝胶敷料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种葡聚糖基水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：(1)将葡聚糖溶解在去离子水中，加入高碘酸钠，避光反应，加入乙二醇终止反应，得到20～25％氧化值的改性葡聚糖；(2)将透明质酸溶解在去离子水中，加入己二酸二酰肼，搅拌；加入EDC/HoBt溶液，调节pH＝6.8，反应；调节pH＝7，萃取；得到改性透明质酸；

步骤2：将改性葡聚糖溶解在去离子水中，得到溶液A，保存在10～15℃下；将改性透明质酸溶解在去离子水中，得到溶液B；设置搅拌速度为1200～1600rmp，将溶液A加入至溶液B中混合；加入姜黄素复合微米粒子；交联，得到水凝胶敷料；

步骤3：将水凝胶敷料通过粘结剂与载体复合，得到葡聚糖基水凝胶敷料。

较为优化地，包括以下步骤：步骤3中，载体为聚氨酯膜、聚己内酯膜、聚丙交酯膜、聚偏氟乙烯中一种。

较为优化地，步骤2中，交联温度为40～50℃，时间为3～5小时。

较为优化地，步骤2中，姜黄素复合微米粒子的制备方法为：将改性葡聚糖B和水解大豆蛋白依次分散在去离子水中，接枝，得到大豆蛋白-葡聚糖复合物；将其分散在去离子水中得到分散液，室温下，设置搅拌速度为1600～1800rmp，滴加姜黄素溶液，搅拌5～6小时；滴加五倍子酸溶液，搅拌1～2小时；在300W氙灯下，搅拌30～40分钟；过滤，透析，冻干，得到姜黄素复合微米粒子。

较为优化地，所述改性葡聚糖B的制备方法为：将氢氧化钠、四氢呋喃依次加入1-溴十六烷中溶解，加入葡聚糖，设置温度为80℃，反应16～18小时，旋蒸、萃取、透析，冷冻干燥，得到改性葡聚糖B。

较为优化地，所述水解大豆蛋白的制备方法为：将大豆蛋白分散在水中设置温度为20℃，加入水解酶，反应35～45分钟；设置温度为95～100℃反应10～15分钟，终止水解，得到水解度为6～8％的水解大豆蛋白。

较为优化地，接枝过程为：以80～85℃反应10分钟，50～60℃反应30分钟，为1个循环，循环反应5～6次。

较为优化地，所述改性葡聚糖B和水解大豆蛋白的质量比为1.2:1；所述分散液的浓度为4～6wt％，所述五倍子酸的浓度为0.25wt％；所述分散液质量是五倍子酸溶液的4～4.5倍。

本技术方案中，所制备的葡聚糖基水凝胶具有葡聚糖和透明质酸形成的双网络，同时引入姜黄素复合微米粒子作为共价交联剂，并以其为交联点，形成多孔、力学性能优、结构稳定的葡聚糖基水凝胶。其作为敷料用于伤口，有助于细胞粘附和增殖，促进伤口愈合。

(1)葡聚糖和透明质酸具有生物相容性、生物活性、生物降解性的水溶性物质；两者制备的水凝胶，具有膨胀速度快，内在吸水能力好，有助于伤口安全水分保持；对细胞粘附、增殖、迁移也具有积极作用。但是单一的物质形成的单网络水凝胶，力学能力差，稳定性差，因此，通过两种物质形成双网络水凝胶，增强水凝胶的弹性等力学性能，同时增强了孔隙结构，增加了溶胀比，同时也使得结构更加稳定。

(2)姜黄素是一种抗氧化抗炎的物质，可以减少伤口的不良反应，但是其结晶性好，水不溶，且光降解，使其生物利用度差，稳定性差，阻碍了其实际应用。因此将其包封，外壳的网络结构抑制了伤口中酶的获取，使得姜黄素可以缓慢释放，避免了突发释放；同时双亲性外壳有助于其生物利用度的提高。

方案中，先将改性葡聚糖B和水解大豆蛋白复合，得到葡聚糖-大豆蛋白复合物，以该胶体作为壳层，对姜黄素进行包封；过程中，一方面，葡聚糖包封，使其在水凝胶中具有相融相，但是，其与葡聚糖性质相反，因此，通过改性葡聚糖B中烷基化使得葡聚糖具有双亲性，疏水性部分与姜黄素亲和；另一方面，大豆蛋白通过水解将疏水性多肽链展开，增强了与姜黄素的亲和性，以此，实现双亲性的葡聚糖-大豆蛋白复合物对姜黄素的包封。然后，将初步包封后的微米粒子，加入五倍子酸，进行光催化；过程中，其一，五倍子酸的嵌入增加了微米粒子壳层的交联，提高了包埋能力；其二，光催化增强了烷基链、多肽链与姜黄素间的作用，增强了五倍子酸与葡聚糖和大豆蛋白的作用，包括疏水效应、静电作用、氢键等，以此，有效降低了复合微米粒子的粒径；其三，由于五倍子酸在微米粒子表面的嵌入，改变了微米粒子表面的电荷，产生的静电斥力，抑制了微米粒子之间的团聚，有助于分散；其四，表面嵌入的五倍子酸作为交联剂，有助于葡聚糖和透明质酸，形成共价交联，增加交联密度，提高水凝胶的稳定性；同时该微米粒子作为交联点，改点孔隙率高，有助于活性物质的释放。其五，光催化过程抑制了姜黄素的结晶，使得姜黄素与大豆蛋白形成非晶型配合物，在不影响长期稳定性的前提下，提高了姜黄素的生物利用度，同时，大豆蛋白中展开的肽链通过抑制溶解氧和姜黄素之间的反应有效地保护姜黄素免于在水溶液中分解。另外，透明质酸和姜黄素配合具有一定杀菌活性。

(3)本方案中的水凝敷料，除了方案中制备成片剂型水凝胶贴于皮肤表面；还可以使用复合溶液稀释，制备成水剂、乳化乳液、乳霜等方式的产品涂抹在皮肤表面，用于促进伤口愈合。所述复合溶液包括去离子水、表面活性剂、乳化剂，植物提取液、油脂中一种或多种。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：(1)制备了姜黄素复合微米粒子；通过双亲性复合物的网络结构抑制了伤口中酶的获取，使得姜黄素可以缓慢释放，避免了突发释放，增加了生物利用度的提高，促进伤口抗炎性；(2)通过光催化过程，有效在微米粒子表面嵌入五倍子酸，增强微米粒子的分散性，同时使得姜黄素复合微米粒子作为交联剂。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述：EDC/HoBt溶液为100mg(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和132mg的1-羟基苯并三氮唑分散在体积比为1:1的二氯亚砜-去离子水溶液中，可等比例放大。

实施例1：

步骤1：(1)将10g葡聚糖溶解在去离子水中，加入高碘酸钠，避光反应，加入乙二醇终止反应，得到22％氧化值的改性葡聚糖；(2)将10g透明质酸溶解在去离子水中，加入己二酸二酰肼，搅拌；加入EDC/HoBt溶液，调节pH＝6.8，反应；调节pH＝7，萃取；得到改性透明质酸；(3)姜黄素复合微米粒子的制备方法为：将380mg氢氧化钠、9μL四氢呋喃依次加入540μL的1-溴十六烷中溶解，加入1g葡聚糖，设置温度为80℃，反应17小时，旋蒸、萃取、透析，冷冻干燥，得到改性葡聚糖B，备用。将0.8g大豆蛋白分散在水中设置温度为20℃，加入水解酶，反应40分钟；设置温度为98℃反应12分钟，终止水解，得到水解度为7.5％的水解大豆蛋白，备用。将改性葡聚糖B和水解大豆蛋白依次分散在去离子水中，以82℃反应10分钟，55℃反应30分钟，为1个循环，循环接枝反应6次，得到大豆蛋白-葡聚糖复合物；将其分散在去离子水中得到分散液，室温下，设置搅拌速度为1700rmp，滴加姜黄素溶液，搅拌5.5小时；滴加五倍子酸溶液，搅拌1.5小时；在300W氙灯下，搅拌35分钟；过滤，透析，冻干，得到姜黄素复合微米粒子。

步骤2：将改性葡聚糖溶解在去离子水中，得到溶液A，保存在12℃下；将改性透明质酸溶解在去离子水中，得到溶液B；设置搅拌速度为1500rmp，将溶液A加入至溶液B中混合；加入姜黄素复合微米粒子；在45℃下交联4小时，得到水凝胶敷料。

步骤3：将水凝胶敷料通过粘结剂与载体复合，得到葡聚糖基水凝胶敷料。

本技术方案中，所述载体为聚氨酯膜。所述改性葡聚糖B和水解大豆蛋白的质量比为1.2:1；所述分散液的浓度为5wt％，所述五倍子酸的浓度为0.25wt％；所述分散液质量是五倍子酸溶液的4.2倍。

实施例2：

步骤1：(1)将10g葡聚糖溶解在去离子水中，加入高碘酸钠，避光反应，加入乙二醇终止反应，得到20％氧化值的改性葡聚糖；(2)将10g透明质酸溶解在去离子水中，加入己二酸二酰肼，搅拌；加入EDC/HoBt溶液，调节pH＝6.8，反应；调节pH＝7，萃取；得到改性透明质酸；(3)姜黄素复合微米粒子的制备方法为：将380mg氢氧化钠、9μL四氢呋喃依次加入540μL的1-溴十六烷中溶解，加入1g葡聚糖，设置温度为80℃，反应16小时，旋蒸、萃取、透析，冷冻干燥，得到改性葡聚糖B，备用。将0.8g大豆蛋白分散在水中设置温度为20℃，加入水解酶，反应35分钟；设置温度为95℃反应10分钟，终止水解，得到水解度为6％的水解大豆蛋白，备用。将改性葡聚糖B和水解大豆蛋白依次分散在去离子水中，以80℃反应10分钟，50℃反应30分钟，为1个循环，循环接枝反应5次，得到大豆蛋白-葡聚糖复合物；将其分散在去离子水中得到分散液，室温下，设置搅拌速度为1600rmp，滴加姜黄素溶液，搅拌5小时；滴加五倍子酸溶液，搅拌1小时；在300W氙灯下，搅拌30分钟；过滤，透析，冻干，得到姜黄素复合微米粒子。

步骤2：将改性葡聚糖溶解在去离子水中，得到溶液A，保存在10℃下；将改性透明质酸溶解在去离子水中，得到溶液B；设置搅拌速度为1200rmp，将溶液A加入至溶液B中混合；加入姜黄素复合微米粒子；在40℃交联3小时，得到水凝胶敷料。

步骤3：将水凝胶敷料通过粘结剂与载体复合，得到葡聚糖基水凝胶敷料。

本技术方案中，所述载体为聚己内酯膜。所述改性葡聚糖B和水解大豆蛋白的质量比为1.2:1；所述分散液的浓度为4wt％，所述五倍子酸的浓度为0.25wt％；所述分散液质量是五倍子酸溶液的4倍。

实施例3：

步骤1：(1)将10g葡聚糖溶解在去离子水中，加入高碘酸钠，避光反应，加入乙二醇终止反应，得到25％氧化值的改性葡聚糖；(2)将10g透明质酸溶解在去离子水中，加入己二酸二酰肼，搅拌；加入EDC/HoBt溶液，调节pH＝6.8，反应；调节pH＝7，萃取；得到改性透明质酸；(3)姜黄素复合微米粒子的制备方法为：将380mg氢氧化钠、9μL四氢呋喃依次加入540μL的1-溴十六烷中溶解，加入1g葡聚糖，设置温度为80℃，反应18小时，旋蒸、萃取、透析，冷冻干燥，得到改性葡聚糖B，备用。将0.8g大豆蛋白分散在水中设置温度为20℃，加入水解酶，反应45分钟；设置温度为100℃反应15分钟，终止水解，得到水解度为8％的水解大豆蛋白，备用。将改性葡聚糖B和水解大豆蛋白依次分散在去离子水中，以85℃反应10分钟，60℃反应30分钟，为1个循环，循环接枝反应6次，得到大豆蛋白-葡聚糖复合物；将其分散在去离子水中得到分散液，室温下，设置搅拌速度为1800rmp，滴加姜黄素溶液，搅拌6小时；滴加五倍子酸溶液，搅拌2小时；在300W氙灯下，搅拌30～40分钟；过滤，透析，冻干，得到姜黄素复合微米粒子。

步骤2：将改性葡聚糖溶解在去离子水中，得到溶液A，保存在15℃下；将改性透明质酸溶解在去离子水中，得到溶液B；设置搅拌速度为1600rmp，将溶液A加入至溶液B中混合；加入姜黄素复合微米粒子；在50℃下交联4小时，得到水凝胶敷料。

步骤4：将水凝胶敷料通过粘结剂与载体复合，得到葡聚糖基水凝胶敷料。

本技术方案中，所述载体为聚氨酯膜。所述改性葡聚糖B和水解大豆蛋白的质量比为1.2:1；所述分散液的浓度为6wt％，所述五倍子酸的浓度为0.25wt％；所述分散液质量是五倍子酸溶液的4.5倍。

实施例4：不对大豆蛋白进行水解。

实施例5：不加入五倍子酸其余与实施例1相同。

实施例6：不进行光催化，其余与实施例1相同。

实验1：取实施例1制备的葡聚糖水凝胶敷料在PBS溶液中，37℃下，监测姜黄素的缓释实验，检测缓释含量。所得结果如下所示：

结论：从缓释率来看，姜黄素前期的释放较高外，后面都是稳定的可持续缓释，并未出现水凝胶降解过程中释放增加，后期释放速率降低的情况。原因是光降解形成了非晶形态的复合物，便于分散性稳定缓释，提高生物利用度，第15天达到83.6，同时并未出现后期缓释变慢的情况。

实验2：对实施例1、4-6中的葡聚糖基水凝胶敷料同样进行缓释实验。检测第2小时和第5天的缓释含量，所得结果如下：

结论：从表中的数据可以看出：实施例4中不对大豆蛋白进行水解，会影响后续的缓释，可以看到第一天的释放增加，因为大豆蛋白中展开的肽链通过抑制溶解氧和姜黄素之间的反应有效地保护姜黄素免于在水溶液中；但是后面的缓释变慢，原因是大豆蛋白的多肽链可以与姜黄素形成复合物，抑制姜黄素的结晶，提高可持续利用度。而由于未水解，降低了姜黄素后续的利用度。实施例5中，不加入五倍子酸其余使得前期释放增加，原因是五倍子酸的嵌入增加了微米粒子壳层的交联，提高了包埋能力；其二，光催化增强了烷基链、多肽链与姜黄素间的作用，增强了五倍子酸与葡聚糖和大豆蛋白的作用，包括疏水效应、静电吸引、氢键等。实施例6中未进行光催化，后续的缓释持续降低，利用度降低，原因是：姜黄素的结晶降低了利用度。

实验3：取实施例1～6制备的葡聚糖水凝胶敷料用于大鼠创伤模型愈合的实验研究。其中，实验动物为长春亿斯试验动物有限责任公司提供的SPF级别的雄性SD大鼠。涉及试剂包括氯化钠注射液，戊巴比妥钠、贝他定消毒溶液。

实验过程：将24只6周大的雄性SD大鼠分为8组，每组3只，大鼠的重量为220～240g。将大鼠在相同环境下喂养1周后进行实验。腹腔注射戊巴比妥钠30mg/kg和瘤胃5mg/kg进行麻醉；麻醉后，剃去背部毛发，使用贝他定消毒溶液消毒，并以无菌的方式覆盖，使用手术刀创建8mm的伤口，并记录伤口面积；在伤口的位置上放置水凝胶敷料，覆盖透明薄膜和压缩敷料进行固定。

数据：在不同时间检查伤口闭合情况，通过伤口大小进行量化。在测量治疗第5天和第10天后，测定伤口残留面积。通过伤口闭合度＝(伤口原面积-伤口测量时面积)/伤口原面积×100％，得到伤口愈合程度。所有实验结果均用n>3的平均±标准差(SD)表示。每组间的差异采用单因素方差分析，p<0.05和**p<0.01被认为具有统计学意义。所得数据如下所示：

结论：实施例1～3中的结果表面，伤口在第5天已经愈合了60％以上；伤口愈合率高。而未进行大豆蛋白水解的实施例4～6可以发现，愈合率下降，原因是大豆蛋白水解影响了姜黄素的释放；五倍子酸影响姜黄素复合微米粒子的包封，同时五倍子酸本身具有抗炎性；光催化影响姜黄素的结晶性。影响程度的不同使得伤口愈合变化。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。