一种复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合膜及其制备方法和应用，制备方法包括：1)对细菌纤维素膜进行纯化处理；2)将步骤1)中纯化后的细菌纤维素膜抽真空处理，然后冷冻干燥，得到细菌纤维素膜；3)将天然胶原制成天然胶原溶液；4)将步骤3)得到的天然胶原溶液透析，加入药物并混合均匀；5)导入；6)将步骤5)得到的细菌纤维素膜进行纤维化处理；7)抽真空处理，然后冷冻干燥，得到所述复合膜。本发明专利技术可有效提升胶原生物稳定性以及在膜中的留存稳定性，以达到细菌纤维素内药物的封存效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复合膜及其制备方法和应用
本专利技术属于医学生物材料
，更具体地，涉及一种复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
医用膜材料是暂时覆盖烧烫伤、创伤和溃疡等伤口的一类临床生物材料，在烧烫伤治疗、皮肤创伤等临床外科领域的应用极为广泛。理想的医用膜材料不仅需要具有良好的生物安全性、适宜的抗拉伸性能、对外源污染物的阻隔性能，还要兼具促进组织愈合和自我降解等性能。更高级的医用膜材料还需具有治疗药物的负载和缓释功能，用于治疗各种皮肤类创伤。在涂抹等传统的组织创面给药方式中，创面的药物浓度不仅只能维持较短的时间，而且药物浓度波动较大，初期药物浓度高于病体的最高耐受剂量，中后期又低于有效剂量而无法实现药物功能。为了克服上述现象，往往需要频繁给药，但是这有无疑增加了患者因换药过程导致的创面处理的痛苦，因此，在现有医用膜材料优异性能的基础上，发展兼具生物安全性、抗拉伸性能、阻隔性能、促进组织愈合、自我降解和药物负载、缓释性能的新型复合膜材料无疑具有重要的临床应用价值。细菌纤维素是一种广泛应用的性能优良的天然生物材料。天然细菌纤维素由生物发酵方法获得，具有天然的三维纳米纤维网络结构、高抗张强度和弹性模量，以及高亲水性、良好的透气性，此外，其生物相容性和吸水持水性能也很优异。这些优良的性能使细菌纤维素在医用膜材料领域中具有广泛的应用。研究表明，药物及封装药物材质的尺寸越小，药物就越容易被人体吸收，药物和药物载体的表面积越大，药物颗粒的分散速度就越快。细菌纤维素纳米纤维的比表面积很大，而且纤维排布比较疏松，以其为载药材料可使一些原先难于被人体吸收的药物缓慢地分解释放，达到更好的治疗效果。因此，细菌纤维素可用于药物负载层。天然胶原是另一种广泛用于制备医用膜材料的天然生物大分子。胶原蛋白是广泛存在于脊椎动物体内的具有丰富生理功能的重要结构蛋白，由三条肽链相互缠绕形成独特的三螺旋结构，分子量达30WDa。胶原蛋白具有极低的抗原性，良好的生物相容性、可生物降解性、止血功能和促细胞增殖性能，此外还具有优异的亲水保湿性能。但是，单纯的胶原膜材料机械力学性能较差、生物稳定性和形态稳定不足的这些缺陷在很大程度上限制了其在医用膜材料领域中的应用。天然胶原和细菌纤维素均具有良好的生物相容性和吸水持水性能，此外细菌纤维素优异的机械性，和胶原蛋白良好的促细胞增殖性能形成了良好的功能互补。目前制备胶原/细菌纤维素膜材料的方法大致可归为以下几类：(1)在培养基中添加胶原，在细菌产生细菌纤维素的过程中引入胶原成分。该方法获得胶原/细菌纤维素复合膜材料的中细菌纤维素微观形貌及结晶度等参数会不同于天然的细菌纤维素，而且胶原在细菌纤维素中分布的均一性也有问题。此外，由于细菌发酵得到的细菌纤维素往往存在较多杂质，在使用前须经纯化处理，而纯化处理中用到的加热、酸碱洗涤等会对胶原的三螺旋结构及性能造成不可逆的影响。而胶原这种变性行为又会使得其促细胞增殖等生物学性能大打折扣。(2)采用强极性溶剂将细菌纤维素膜材料溶解形成悬浊液后，加入天然胶原共混后再造成膜。该方法可以有效控制胶原/细菌纤维素膜中两种组分的比例，但是制备过程中使用的强极性溶剂会有残留，从而影响复合膜材料的生物相容性，此外，细菌纤维素膜的溶解再造过程也会影响细菌纤维素的晶型结构，从而降低产品的机械性能和保水性能。(3)在商品化细菌纤维素膜中导入胶原。采用静态发酵工艺获得的纤维素膜具有天然的精细网络结构，纤维结晶度高，膜的机械力学性能好，且该工艺操作简便，纤维素产出率高，是商业化细菌纤维素制备的主流方法。以这种自然形成的细菌纤维素膜为载体，通过浸润等形式将胶原导入细菌纤维素膜中，可形成复合膜敷料。这种导入法虽然操作简单，但是由于天然细菌纤维素膜的空隙非常致密，而天然胶原分子尺寸大(300nm长)，因此，胶原的导入量往往有限，与此同时，由于导入胶原为单分子状态，易降解，易流失，体内留存时间短，生物功效周期不能完全满足临床需求。通过化学交联技术可提高胶原以及复合膜材料的稳定性，但是往往需要引入非生物友好型的化学试剂，细胞毒性大，从而使得产品生物安全性显著降低。目前报道的胶原/细菌纤维素复合膜材料虽然具有良好的生物安全性、抗拉伸性能、阻隔性能、促进组织愈合、自我降解性能，但是并不具备药物负载、缓释功能，难以满足临床使用过程中遇到的不同类型伤口的处理需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种兼具生物安全性、抗拉伸性能、阻隔性能、促进组织愈合、自我降解和药物负载、缓释性能的新型复合膜材料。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种复合膜的制备方法，该制备方法包括：1)对细菌纤维素膜进行纯化处理，去除细菌纤维素膜中的杂质；2)将步骤1)中纯化后的细菌纤维素膜置入冷冻干燥设备中进行抽真空处理，然后冷冻干燥，得到具有直径为100nm～5μm空隙的细菌纤维素膜；3)将天然胶原制成天然胶原溶液；4)将步骤3)得到的天然胶原溶液在pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中透析，加入需负载的药物并混合均匀；5)导入：将步骤2)得到的细菌纤维素膜浸入步骤4)得到的天然胶原溶液中进行导入，然后取出，用纯水洗涤表面后，冷冻干燥；6)将步骤5)得到的细菌纤维素膜置于pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中，在25～37℃的条件下进行纤维化处理；7)抽真空处理，然后冷冻干燥，得到所述复合膜。根据本专利技术，步骤1)中，所述细菌纤维素膜可以采用本领域技术人员常规采用的细菌纤维素膜，所述细菌纤维素膜可通过商购获得。作为本专利技术优选的实施方式，步骤1)中，所述细菌纤维素膜为具备转化生产细菌纤维素能力的微生物通过静态发酵方法形成的细菌纤维素膜；所述具备转化生产细菌纤维素能力的微生物选自木醋杆菌、醋化杆菌、根瘤菌、八叠球菌和椰毒假单胞菌中的至少一种；所述纯化处理的方法为用去离子水浸泡或洗涤、用氢氧化钠溶液煮沸和用酸溶液浸泡中的至少一种。作为本专利技术优选的实施方式，步骤2)和步骤7)中，抽真空处理时，保证3～5min内系统绝对压强降至40Pa以下，真空度为0.08～0.1MPa；冷冻干燥的时间为24～72h。作为本专利技术优选的实施方式，步骤3)中，所述天然胶原溶液中天然胶原的浓度为1～10mg/mL；所述天然胶原为具有完整三螺旋分子结构的天然Ⅰ型胶原；所述具有完整三螺旋分子结构的天然Ⅰ型胶原从哺乳动物、鱼类、两栖动物的皮肤或跟腱组织中提取并分离纯化得到。作为本专利技术优选的实施方式，步骤4)中，透析采用截留分子量为12000～15000道尔顿的透析袋，透析的时间为12～48h。作为本专利技术优选的实施方式，步骤4)中，所述药物为水溶性药物；所述水溶性药物为罗丹明B、喜树碱、儿茶酚、布洛芬、盐酸四环素、青霉素、链霉素、阿昔洛韦、氧氟沙星、庆大霉素或胰岛素。作为本专利技术优选的实施方式，步骤3)、4)、5)中，操作的温度为4～20℃；作为本专利技术优选的实施方式，步骤5)中，导入次数为1～5次；每次导入时间为2～24h。根据本专利技术，步骤6)中，纤维化处理的时间通常为2～48h，本领域技术人员可根据需要进行调整。本专利技术的第二方面提供由所述的制备方法得到的复合膜。本专利技术的第三方面提供所述的复合膜在制药领域的应用。本专利技术的优点和积极效果：1)本专利技术将湿态细菌纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：1)对细菌纤维素膜进行纯化处理，去除细菌纤维素膜中的杂质；2)将步骤1)中纯化后的细菌纤维素膜置入冷冻干燥设备中进行抽真空处理，然后冷冻干燥，得到具有直径为100nm～5μm空隙的细菌纤维素膜；3)将天然胶原制成天然胶原溶液；4)将步骤3)得到的天然胶原溶液在pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中透析，加入需负载的药物并混合均匀；5)导入：将步骤2)得到的细菌纤维素膜浸入步骤4)得到的天然胶原溶液中进行导入，然后取出，用纯水洗涤表面后，冷冻干燥；6)将步骤5)得到的细菌纤维素膜置于pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中，在25～37℃的条件下进行纤维化处理；7)抽真空处理，然后冷冻干燥，得到所述复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：1)对细菌纤维素膜进行纯化处理，去除细菌纤维素膜中的杂质；2)将步骤1)中纯化后的细菌纤维素膜置入冷冻干燥设备中进行抽真空处理，然后冷冻干燥，得到具有直径为100nm～5μm空隙的细菌纤维素膜；3)将天然胶原制成天然胶原溶液；4)将步骤3)得到的天然胶原溶液在pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中透析，加入需负载的药物并混合均匀；5)导入：将步骤2)得到的细菌纤维素膜浸入步骤4)得到的天然胶原溶液中进行导入，然后取出，用纯水洗涤表面后，冷冻干燥；6)将步骤5)得到的细菌纤维素膜置于pH为6.0～9.0的磷酸盐缓冲溶液中，在25～37℃的条件下进行纤维化处理；7)抽真空处理，然后冷冻干燥，得到所述复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述细菌纤维素膜为具备转化生产细菌纤维素能力的微生物通过静态发酵方法形成的细菌纤维素膜；所述具备转化生产细菌纤维素能力的微生物选自木醋杆菌、醋化杆菌、根瘤菌、八叠球菌和椰毒假单胞菌中的至少一种；所述纯化处理的方法为用去离子水浸泡或洗涤、用氢氧化钠溶液煮沸和用酸溶液浸泡中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军涛，汪海波，未本美，许承志，何浪，徐玉玲，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42