本發(fā)明涉及創(chuàng)面活性修復(fù)材料領(lǐng)域，具體涉及一種改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)敷料如各種紗布、棉墊等是目前臨床上使用的主要敷料,主要由于其成本低, 原料來源廣泛。但傳統(tǒng)敷料對(duì)創(chuàng)面愈合無促進(jìn)作用, 無保濕作用, 肉芽組織容易長(zhǎng)入紗布網(wǎng)眼中致粘連結(jié)痂，更換時(shí)易造成二次傷害。
近年來，生物材料技術(shù)的革新和“濕性環(huán)境愈合”理論的提出對(duì)創(chuàng)傷敷料的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，各種新型創(chuàng)傷敷料層出不窮。新型的創(chuàng)傷敷料均是利用不同材料的特性保持創(chuàng)面的相對(duì)封閉和濕性環(huán)境，其促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用機(jī)制在于: 創(chuàng)造創(chuàng)面低氧環(huán)境，促進(jìn)毛細(xì)血管的生成; 有利于壞死組織和毒素的清除; 強(qiáng)化生長(zhǎng)因子與靶細(xì)胞的相互作用; 避免新生上皮組織和敷料粘連，減輕患者痛苦。因此創(chuàng)傷敷料不僅可以縮短創(chuàng)面愈合時(shí)間，減少資源的浪費(fèi)，而且可以大大降低醫(yī)療工作量，滿足患者要求。水凝膠敷料由于其極高的含水量，在保持創(chuàng)面相對(duì)封閉和濕性環(huán)境有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，水凝膠敷料能夠緊密貼附于傷口處，且在更換敷料時(shí)不會(huì)黏粘傷口造成二次傷害，因而水凝膠敷料近年來被廣泛研究應(yīng)用于醫(yī)用領(lǐng)域。
然而傳統(tǒng)水凝膠機(jī)械性能較差，尤其是醫(yī)用水凝膠，對(duì)選用的原料有著諸多限制，大大限制了水凝膠的應(yīng)用。研制出機(jī)械性能好且生物相容性優(yōu)良的水凝膠，成為水凝膠研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。同時(shí)單純的水凝膠又存在促愈合效果不夠明顯的缺點(diǎn)。
生物活性玻璃是一類性能優(yōu)良的生物材料，它具有良好的生物活性和生物相容性，有一定的抗菌抑菌能力，曾被廣泛應(yīng)用于骨、牙齒的修復(fù)當(dāng)中。近年來的研究表明，生物活性生物玻璃對(duì)皮膚創(chuàng)面愈合也有著良好的促進(jìn)作用，主要通過激活與傷口愈合相關(guān)基因的表達(dá)，來促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖與分化，加速血管生成，促進(jìn)肉芽組織的生長(zhǎng)，促進(jìn)硬組織和軟組織的修復(fù)和再生，從而達(dá)到促進(jìn)傷口愈合的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服單一組分敷料的不足，綜合其優(yōu)勢(shì)制備出一種改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料，該水凝膠敷料能夠有效促進(jìn)傷口愈合，且力學(xué)性能和表面形貌良好，其次水凝膠敷料能快速吸收創(chuàng)面滲出液，同時(shí)提供濕環(huán)境，具有良好的舒適性。該復(fù)合敷料所采用原料都是生物相容性較好的材料，且制備工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料，該水凝膠敷料由1.5~4wt%的氧化海藻酸鈉，12~24wt%的丙烯酰胺， 0.1~0.15wt%的N,N，-甲基雙丙烯酰胺，0.5~2.5wt%的改性生物活性玻璃，71~86wt %的純化水組成。
優(yōu)選的，所述的水凝膠敷料由2wt %的氧化海藻酸鈉，16wt %的丙烯酰胺，0.1wt % 的N,N，-甲基雙丙烯酰胺，1wt %的改性生物活性玻璃，80wt %的純化水組成。
優(yōu)選的，所述氧化海藻酸鈉是由海藻酸鈉水溶液加入高碘酸鈉氧化所得。為了獲得優(yōu)良力學(xué)性能和形貌的水凝膠，海藻酸鈉的氧化度控制在20%~60%為宜。海藻酸鈉氧化后得到的醛基可以與丙烯酰胺的氨基發(fā)生席夫堿反應(yīng)，該反應(yīng)無需添加對(duì)人體有危害的交聯(lián)劑或其他輔助材料。同時(shí)，海藻酸鈉氧化后水溶性大大增加，利于制備濃度更高性能更加優(yōu)異的水凝膠。
優(yōu)選的，所述的生物活性玻璃為鈣磷硅系生物活性玻璃，所述鈣磷硅系生物活性玻璃為CaO-P2O5-SiO2或Na2O- CaO-P2O5-SiO2系生物活性玻璃。并用3-（異丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷對(duì)生物活性玻璃改性，接枝雙鍵。改性后的生物活性玻璃能夠以化學(xué)鍵合的方式存在于水凝膠體系中。
以上所述的一種改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將氧化海藻酸鈉、丙烯酰胺、N,N，-甲基雙丙烯酰胺、改性生物活性玻璃、純化水混合均勻，得混合液；
（2）將光引發(fā)劑苯基- 2，4，6-三甲基苯甲酰基亞膦酸鋰（lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate，LAP）的水溶液加入到步驟1）的混合液中，攪拌均勻；所述光引發(fā)劑的用量為步驟1）所得混合液的0.1~1%wt；
（3）將步驟2）所得混合液倒入模具中，然后放置在254~400nm紫外光下照射60~3600s即可得到單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠；
（4）將步驟3）所得的單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠浸泡在0.1~3mol/L的氯化鈣溶液中3~24h，得雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料；
（5）將所得改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料滅菌，封裝。
本發(fā)明的原理：
本發(fā)明的復(fù)合水凝膠敷料，是由聚丙烯酰胺和氧化海藻酸鈉兩種材料制備，并摻雜生物活性玻璃。該水凝膠材料具有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有較高的強(qiáng)度和韌性。首先是丙烯酰胺單體通過添加交聯(lián)劑N,N‘-甲基雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑LAP，經(jīng)過紫外光照進(jìn)行光交聯(lián)聚合反應(yīng)形成第一層交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)氧化海藻酸鈉貫穿在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)，單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠敷料浸泡在CaCl2溶液中，溶液中的Ca2+可以進(jìn)入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，可以與未氧化部分的海藻酸鈉進(jìn)行離子交聯(lián)，形成第二層交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)這兩層交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并不是獨(dú)立存在的，氧化海藻酸鈉中的醛基與丙烯酰胺的氨基可以在無任何添加劑的條件下發(fā)生席夫堿反應(yīng)，通過化學(xué)鍵合的方式增強(qiáng)水凝膠材料的力學(xué)性能。同時(shí)氧化海藻酸鈉的加入，也改善了聚丙烯酰胺水凝膠吸水性不足的缺點(diǎn)。此外，海藻酸鈉氧化后，與聚丙烯酰胺形成的水凝膠具有了一定的粘性，利于封閉傷口，防止細(xì)菌進(jìn)入傷口；而未反應(yīng)的醛基可以與細(xì)胞外蛋白上的氨基結(jié)合，利于細(xì)胞的黏附和遷移，從而促進(jìn)傷口的愈合。
生物活性玻璃經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑的改性后，接入雙鍵，能夠與丙烯酰胺進(jìn)行光交聯(lián)，能夠以化學(xué)鍵合的方式進(jìn)入到水凝膠網(wǎng)絡(luò)。摻雜改性后的生物活性玻璃能較小的減少水凝膠敷料的拉伸性能，同時(shí)以化學(xué)鍵合方式接入水凝膠網(wǎng)絡(luò)，比單純的物理吸附，會(huì)有更好的分散性，交聯(lián)時(shí)生物活性玻璃不易沉積；同時(shí)，當(dāng)水凝膠敷料置于傷口時(shí)，吸附大量滲出液后，改性后的生物活性玻璃不易造成大量生物活性玻璃的突釋，從而使敷料有更好的持續(xù)治療效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明的水凝膠敷料利于細(xì)胞的黏附和遷移，且力學(xué)性能和表面形貌良好，同時(shí)水凝膠敷料能快速吸收創(chuàng)面滲出液，同時(shí)提供濕環(huán)境，具有良好的舒適性。
2、本發(fā)明使用的光引發(fā)劑LAP具有良好的生物相容性，且需要的量極少，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。
3、本發(fā)明制備水凝膠敷料的過程中所采用的原料都是生物相容性較好的材料，且制備工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1制備的水凝膠敷料的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限與此。
實(shí)施例1
1）氧化海藻酸鈉的制備：
將5g海藻酸鈉溶于200ml去離子水和50ml乙醇中，然后加入1.5g高碘酸鈉，在避光室溫條件下攪拌24h后，加入10ml乙二醇終止反應(yīng)，然后用8000分子量的透析袋透析凍干后得到氧化海藻酸鈉。海藻酸鈉的氧化度可根據(jù)高點(diǎn)酸鈉的加入量進(jìn)行調(diào)整；
2） 生物活性玻璃的改性：將生物活性玻璃置于0.25ml/L3-（異丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中室溫浸泡6h后離心，并用100℃烘箱熱處理1h。然后用乙醇溶液反復(fù)沖洗、離心3遍，再用100℃烘箱熱處理1h即得改性生物活性玻璃。
3） 將2g氧化海藻酸鈉，16g丙烯酰胺，0.1g N,N，-甲基雙丙烯酰胺，1g改性生物活性玻璃，80g純化水混合均勻；
4） 向步驟3）所得溶液中添加0.1ml濃度為5%wt的光引發(fā)劑LAP溶液，攪拌均勻后倒入玻璃模具（60mm*60mm*1mm）中，然后放置在365nm紫外光下照射60s即可制備出單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠；
5） 再將步驟4）所制水凝膠放置在0.5mol/L的CaCl2溶液中浸泡3h，即可得到力學(xué)性能優(yōu)異的雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料。
本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖中可以看出，這種水凝膠敷料呈現(xiàn)疏松多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔的大小集中分布在10~100微米，這種多空結(jié)構(gòu)也使得水凝膠敷料有很強(qiáng)的吸水能力，可以很好的吸收創(chuàng)面的滲出液，保持濕潤環(huán)境。
浸泡后水凝膠敷料含水率超過90%以上，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的拉伸強(qiáng)度為389kPa,斷裂伸長(zhǎng)率為395%，壓縮應(yīng)力最大可達(dá)3.9MPa。
實(shí)施例2
1）按照實(shí)施例1中步驟1）的方法制備氧化海藻酸鈉；
2）按照實(shí)施例1中步驟2）的方法制備改性生物活性玻璃；
3） 將1.5g氧化海藻酸鈉，12g丙烯酰胺，0.1g N,N‘-甲基雙丙烯酰胺，0.5g改性生物活性玻璃，86g純化水混合均勻；
4） 向步驟3）所得溶液中添加0.02ml濃度為5%wt的光引發(fā)劑LAP溶液，攪拌均勻后倒入玻璃模具（60mm*60mm*1mm）中，然后放置在365nm紫外光下照射1800s即可制備出單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠；
5） 再將步驟4）所制水凝膠放置在3mol/L的CaCl2溶液中浸泡24h，即可得到雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料。
本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的掃描電鏡圖與圖1類似，從圖中可以均看出，這種水凝膠敷料呈現(xiàn)疏松多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔的大小集中分布在10~100微米，這種多空結(jié)構(gòu)也使得水凝膠敷料有很強(qiáng)的吸水能力，可以很好的吸收創(chuàng)面的滲出液，保持濕潤環(huán)境。
對(duì)浸泡后的水凝膠敷料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的拉伸強(qiáng)度為89kPa,斷裂伸長(zhǎng)率為113%，壓縮應(yīng)力最大可達(dá)0.7MPa。
實(shí)施例3
1）按照實(shí)施例1中步驟1）的方法制備氧化海藻酸鈉；
2）按照實(shí)施例1中步驟2）的方法制備改性生物活性玻璃；
3） 將4g氧化海藻酸鈉，24g丙烯酰胺，0.15g N,N‘-甲基雙丙烯酰胺，2.5g改性生物活性玻璃，71g純化水混合均勻；
4） 向步驟3）所得溶液中添加0.2ml濃度為5%wt的光引發(fā)劑LAP溶液，攪拌均勻后倒入玻璃模具（60mm*60mm*1mm）中，然后放置在365nm紫外光下照射3600s即可制備出單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠；
5） 再將步驟4）所制水凝膠放置在0.1mol/L的CaCl2溶液中浸泡3h，即可得到雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料。
本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的掃描電鏡圖與圖1類似，從圖中可以均看出，這種水凝膠敷料呈現(xiàn)疏松多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔的大小集中分布在10~100微米，這種多空結(jié)構(gòu)也使得水凝膠敷料有很強(qiáng)的吸水能力，可以很好的吸收創(chuàng)面的滲出液，保持濕潤環(huán)境。
對(duì)浸泡后的水凝膠敷料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的拉伸強(qiáng)度為153kPa,斷裂伸長(zhǎng)率為122%，壓縮應(yīng)力最大可達(dá)5.3MPa。
實(shí)施例4
1）按照實(shí)施例1中步驟1）的方法制備氧化海藻酸鈉；
2）按照實(shí)施例1中步驟2）的方法制備改性生物活性玻璃；
3） 將3g氧化海藻酸鈉，18g丙烯酰胺，0.12g N,N‘-甲基雙丙烯酰胺，1.5g改性生物活性玻璃，78g純化水混合均勻；
4） 向步驟3）所得溶液中添加0.1ml濃度為5%wt的光引發(fā)劑LAP溶液，攪拌均勻后倒入玻璃模具（60mm*60mm*1mm）中，然后放置在365nm紫外光下照射120s即可制備出單交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠；
5） 再將步驟4）所制水凝膠放置在1.5mol/L的CaCl2溶液中浸泡12h，即可得到雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料。
本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的掃描電鏡圖與圖1類似，從圖中可以均看出，這種水凝膠敷料呈現(xiàn)疏松多孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔的大小集中分布在10~100微米，這種多空結(jié)構(gòu)也使得水凝膠敷料有很強(qiáng)的吸水能力，可以很好的吸收創(chuàng)面的滲出液，保持濕潤環(huán)境。
對(duì)浸泡后的水凝膠敷料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備的水凝膠敷料的拉伸強(qiáng)度為283kPa,斷裂伸長(zhǎng)率為288%，壓縮應(yīng)力最大可達(dá)2.9MPa。