一种迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用。

背景技术

金黄色葡萄球菌是一种需氧或兼性厌氧革兰氏阳性球菌，几乎可以在任何组织部位引起疾病，具有局部和播散性感染的潜力。临床上用于治疗细菌感染的药物是抗生素，而抗生素的广泛使用，加上感染控制措施不足，导致了抗生素耐药性。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)菌株的出现使临床治疗更加困难。

聚乙烯醇是一种水溶性高分子材料，具有吸水溶胀性、生物相容性，对人体无毒无害，具有广阔的应用前景。聚乙烯醇水凝胶本身无任何生物活性，在溶胀状态下弹性差、粘附性弱等缺点限制了其单独用作伤口敷料的使用。

迷迭香酸(RA)是一种天然存在的羟基化合物，广泛分布于唇形科、紫草科、葫芦科等植物中。它是一些中草药的主要活性成分，有抗炎、抗氧化、抗抑郁的能力，同时还具有抗菌作用和抗病毒活性，近年来受到了人们的广泛关注。

水凝胶是三维不溶性交联聚合物网络，能够在其多孔结构中高度保水，可通过物理交联或化学交联的方法制得，具有含水量高、生物相容性好等优点。医用敷料可以充当创伤皮肤的保护屏障，快速吸收伤口渗出液体，引导人体组织再生，并防止伤口感染。但传统敷料存在着吸液能力差、在更换敷料时发生伤口黏连易造成二次伤害、隔绝病菌能力不强等缺点。水凝胶敷料具有很强的吸收性能，并且能够为创面创造一个利于组织再生的湿润环境，凝胶状态具有滑弹特性，可以有效避免伤口黏连造成的二次伤害。

发明人发现现有技术中部分复合水凝胶制备的过程复杂，力学性能较差，药物释放不稳定，限制了复合水凝胶敷料的广泛应用。本发明制备的迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料具有良好的粘附性、化学稳定性和缓释性能，可在医用敷料领域进行推广。

发明内容

目的：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用。该方法制备的水凝胶敷料具有良好的保湿性、透气性、机械性能和缓释性能，在医用敷料领域具有广泛的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：

本发明制备了壳聚糖与聚乙烯醇基水凝胶复合材料。在室温下用醋酸溶解壳聚糖，同时，聚乙烯醇溶解在去离子水中。然后，将壳聚糖溶液与聚乙烯醇溶液混合搅拌。在混合物中加入正硅酸乙酯搅拌，再加入迷迭香酸共混得到迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料。

在本发明的一种实施方式中，所述乙酸的浓度为1％。

在本发明的一种实施方式中，所述壳聚糖的质量百分比为2％，搅拌时间为3h。

在本发明的一种实施方式中，所述聚乙烯醇的质量百分比为2％，搅拌时间为1h，搅拌温度为80℃。

在本发明的一种实施方式中，所述水凝胶中迷迭香酸的终浓度为5mg/mL。

在本发明的一种实施方式中，所述壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为9:1。

在本发明的一种实施方式中，所述交联剂正硅酸乙酯为化学交联剂，质量分数为4％。

在本发明的一种实施方式中，所述壳聚糖溶液与聚乙烯醇均匀水溶液与正硅酸乙酯混合，温度为70℃，搅拌时间为3h。

在本发明的一种实施方式中，所述复合水凝胶加入迷迭香酸，温度为30℃，搅拌时间为1h。

在本发明的一种实施方式中，所述的将复合水凝胶浇铸在培养皿上，在40℃的烤箱中干燥。

本发明的机理为：通过化学交联作用，成功制备一种迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料。

本发明还提供了上述制备方法制备得到的迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料。

本发明相比于现有技术，具有如下优点和有益效果：

本发明的制备过程简单、操作方便、用料安全、成本低廉、安全环保，可推广使用。

本发明制备迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料解决了迷迭香酸代谢快而利用率低的特点。

本发明还提供了所述的迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料在用于修复创面损伤的生物医用材料中的应用。

本发明制备的迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料，不仅具备良好的化学稳定性、亲水性和粘附性，将水凝胶用作伤口敷料，与生物体组织具有优异的生物相容性，且无毒副作用，14天后小鼠表皮伤口明显愈合。

附图说明

图1是本发明迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶的溶胀率。

图2是本发明迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶的性能表征。

图3是本发明迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶的药物缓释作用。

图4是本发明迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶促伤口愈合评价结果。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

本发明的制备方法具体包括以下步骤：

1)壳聚糖水溶液的制备。将壳聚糖溶于1％的醋酸中，在室温下搅拌3h混合均匀，制成壳聚糖溶液(壳聚糖在溶液中的质量百分比为2％)，4℃冰箱保存备用。

2)将聚乙烯醇溶解在去离子水中(聚乙烯醇在溶液中的质量百分比为2％)，搅拌时间为1h，搅拌温度为80℃，4℃冰箱保存备用。

3)在室温下，将壳聚糖溶液与聚乙烯醇溶液混合后，加入正硅酸乙酯进行交联，质量分数为4％，然后在70℃下搅拌3h，形成均匀的水凝胶。

4)将迷迭香酸装入3)中制得的水凝胶中(迷迭香酸的终浓度为5mg/mL)，溶液在30℃下搅拌1h，得到迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶。

实施例2

复合水凝胶的溶胀率

薄膜切成小片，准确称量其质量Wq。将切好的复合水凝胶薄膜分别在去离子水中浸泡，每隔一段时间取出并用滤纸擦干水凝胶薄膜表面的水分，称其质重，直至复合水凝胶薄膜的质量保持不变Ws。复合水凝胶各时刻的溶胀率(Swelling rate)可公式由计算：

公式中：Ws为吸水水凝胶薄膜的质量；

Wq为干燥水凝胶薄膜的质量。

迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶的溶胀率在24h后达到130％左右，具有良好的溶胀能力，能够一直维持伤口处的湿润环境。

实施例3

复合水凝胶的性能表征

1)扫描电镜：采用扫描电镜观察水凝胶薄膜敷料的微观形貌。

2)红外光谱分析：采用红外光谱对迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶薄膜进行表征。用研砵将水凝胶薄膜磨成粉末，制样后进行测定。

迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶的表征如下图2所示。其中图2a是空白水凝胶的扫描电镜图，图2b是本发明制得的迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料的扫描电镜图，由图可知，空白水凝胶和迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶都具有三维多孔网络结构，载药后的水凝胶相比空白水凝胶更加均匀，孔更明显，表面更加完整。图2c为迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇水凝胶敷料的傅里叶红外分析图，由图可知，与空白水凝胶对比，复合水凝胶在854cm

实施例4

复合水凝胶的药物缓释作用

在pH＝7.4条件下测试迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶中迷迭香酸的释放。称取一定重量干燥的复合水凝胶样品悬浮在含20mLPBS的离心管中，在规定时间段收集离心管中的溶液(1mL)，再加入等量的PBS替换。迷迭香酸的释放量由紫外可见分光光度计测定。

迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶中的迷迭香酸在前20min迅速释放，然后缓慢释放直40min，累计释放量达到60％后趋于稳定。

实施例5

复合水凝胶的体内促伤口愈合评价

将小鼠(雄性，30g)麻醉脱毛后，用生理盐水清洁。在小鼠背部形成1个直径为1cm的伤口，随机分为3组：分别为上菌组，低浓度药组，高浓度药组，每组5只老鼠。凝胶敷料每隔一天更换。每只小鼠单独饲养，实验期间自由饮水和进食。伤口在第1、5、9、11、14天用相机拍照，然后精确测量创面面积，并计算每个伤口的面积比。

图4为促伤口愈合作用研究结果。如图4所示，高浓度药组在整个过程中伤口明显愈合更好，在第9天伤口面积显著减小，在第14天复合水凝胶组创面接近愈合，对比上菌组，有促进伤口愈合的效果。说明迷迭香酸-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶敷料有利于感染伤口的修复，具有明显优势。