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一种医用可注射抗菌复合原位水凝胶的制备方法及其应用技术

技术编号:20804600 阅读:46 留言:0更新日期:2019-04-10 03:03
本发明专利技术公开了一种原位丝素蛋白‑聚维酮碘复合水凝胶的制备方法,所述方法包括:将丝素蛋白冻干粉溶解于去离子水中,充分震荡后,制得浓度在5~30%的丝素蛋白水溶液;以丝素蛋白水溶液与聚维酮碘溶液1:3~1:5的体积比抽取一定量的医用聚维酮碘,并将丝素蛋白去离子水溶液与所抽取的医用聚维酮碘溶液分别存放于注射器内;将两个注射器使用双头鲁尔接头对接,通过多次互推溶液形成共混液,所述的共混液经过2~8小时凝固形成丝素蛋白‑聚维酮碘复合原位水凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种医用可注射抗菌复合原位水凝胶的制备方法及其应用
本专利技术涉及生物材料和生物医学领域,尤其涉及一种以天然来源的丝素蛋白和人工合成的抗菌剂聚维酮碘为基础制备可注射丝素蛋白-聚维酮碘复合原位水凝胶的方法及其在组织再生修复、手术后手术部位及创口预防感染、创面或深部感染治疗上的应用。
技术介绍
水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物,性质柔软,能保持一定的形状,能吸收大量水分而溶胀,并仍能保持原有结构不被溶解,渗透性和生物相容性良好,具有类细胞外基质性质,常被应用于生物医学、组织工程领域,如药物载体、组织填充剂、人工血浆、接触眼镜、组织工程支架材料和伤口敷料等。现如今,研究人员利用天然和人工合成的聚合物制备水凝胶已成为研究组织工程和药物缓释应用中的重要部分。各种材料合成的水凝胶都有不同的优势,但也会存在各自的不足,例如降解不易控制、力学性能低、负载药物不稳定、材料制备复杂等,难以满足实际临床需求。近年来,生物医学及组织工程领域研究方向将不同的生物材料复合丝素蛋白,制备出新型的生物材料-丝素蛋白水凝胶。丝素蛋白复合水凝胶因其优异地生物相容性、稳定的解缓速度、优良的力学强度等优点引起研究人员的重视,具有广阔的临床应用前景。丝素蛋白是从天然蚕丝中提取的高分子纤维蛋白,通过电纺、超声等方法可以加工成薄膜、微球、多孔支架、纳米颗粒和水凝胶等多种材料形态。丝素蛋白可通过改变溶液的酸碱度,盐析,超声等方法制备出丝素蛋白水凝胶。这是由于丝素分子从热力学上不稳定的无规卷曲结构转变为稳定的β-折叠构象,最终导致丝素蛋白水凝胶网络的形成,氢键和静电相互作用对丝素蛋白水凝胶网络结构起了稳定作用。单纯的丝素蛋白水凝胶依然存在不足之处:丝素蛋白浓度低时机械性能较差,降解速率太快,包埋的药物突释等;丝素蛋白高时包埋的药物释放不完全等。因此,研究人员将其他的生物医学材料与丝素蛋白结合,制备的水凝胶会比单纯的丝素蛋白水凝胶有更好的性能。伤口感染一直是重要的卫生保健问题,因其在创伤、烧伤和手术等伤口中的高发率,应当引起临床工作以及医学研究的重视。降低伤口中的细菌水平对减少伤口感染的发生率以及加快伤口的正常愈合至关重要。聚维酮碘作为抗菌剂,被广泛应用于皮肤、粘膜和伤口的局部抗感染治疗,拥有广泛的抗菌谱,极微小的耐药性和毒性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是应用简单的操作方法制备出一种医用可注射原位丝素蛋白-聚维酮碘复合水凝胶及其在生物医学领域的应用。为解决本专利技术所要解决的技术问题,本专利技术提供一种原位丝素蛋白-聚维酮碘复合水凝胶的制备方法,所述方法包括:将丝素蛋白冻干粉溶解于去离子水中,充分震荡后,制得浓度在5~30%的丝素蛋白水溶液;以丝素蛋白水溶液与聚维酮碘溶液1:3~1:5的体积比抽取一定量的医用聚维酮碘,并将丝素蛋白去离子水溶液与所抽取的医用聚维酮碘溶液分别存放于注射器内;将两个注射器使用双头鲁尔接头对接,通过多次互推溶液形成共混液,所述的共混液经过2-8小时凝固形成丝素蛋白-聚维酮碘复合原位水凝胶。在一个实施例中,所述聚维酮碘溶液有效碘含量为0.45~0.55%。在一个实施例中,所述冻干的丝素蛋白粉室温条件下完全溶解的时间为10-30分钟。在一个实施例中,聚维酮碘溶液与丝素蛋白溶液分别吸入两个注射器后,快速互推注射器10-20次或40秒以上。在一个实施例中,所述共混液凝固形成所述丝素蛋白水凝胶的过程中,可将充分混合得到的共混液放入一个容器中,还可直接置于一侧的注射器中,去掉另一侧的空注射器和连接器进行注射或者用于涂抹填充。本专利技术的原位丝素蛋白-聚维酮碘复合水凝胶安全无毒,无明显过敏反应:本复合生物材料中,应用的丝素蛋白是一种生物相容性良好的材料,而医用聚维酮碘是一种临床常用的消毒药剂,广泛的临床应用证实其安全无毒。单纯丝素蛋白溶液自然状态下不易形成水凝胶,加入医用聚维酮碘后,可促进丝素蛋白形成水凝胶。本专利技术由于采用消毒药剂医用聚维酮碘,故控制聚维酮碘在有效浓度比例时,能够使复合水凝胶具有强效的抗菌性能。由于医用聚维酮碘具有广泛的抗菌谱,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、芽孢、真菌等都具有良好的灭杀作用,且不易产生耐药性,故通过上述方法制备出的丝素蛋白-聚维酮碘复合水凝胶也具有抗菌,局部治疗感染的作用。根据配置的实际应用情况,当混合的聚维酮碘比例升高时,该复合水凝胶的抗菌性能随之增强。在针对常见的伤口感染致病菌,例如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌,当丝素蛋白与混合的聚维酮碘比例增大到1:3时,复合水凝胶对以上3种细菌的抑菌率达到90%以上。其中复合水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌效果最为明显,在丝素蛋白与混合的聚维酮碘比例达到1:3左右时,抑菌率高达99%。在继续增大混合物中的聚维酮碘比例,可继续增加抗菌性能以及持续的时间。在配置实验中,在丝素蛋白与混合的聚维酮碘比例达到1:6左右时,依旧能形成复合水凝胶。本专利技术将生物相容性良好的丝素蛋白和临床手术常用的消毒药剂聚维酮碘复合制备水凝胶。虽然高浓度的聚维酮碘对机体细胞具有一定的损伤效果,但制备复合水凝胶时,控制聚维酮碘浓度,使复合水凝胶释放的有效碘浓度不会对机体造成损伤。在相容性实验中,当丝素蛋白与混合的聚维酮碘比例在1:5以下时,该复合水凝胶对机体几乎不造成损伤。本专利技术将聚维酮碘与丝素蛋白混合,形成水凝胶,使得其能够在体液环境中保持形态,缓慢释放复合的有效碘,且降解时间延长。本专利技术通过控制丝素蛋白水溶液的溶度可以有效控制聚维酮碘有效碘的释放速率,经过反复试验发现当丝素蛋白水溶液的浓度大于40%时,有效碘从丝素蛋白水溶液中的释放量明显降低,从而也大幅降低了聚维酮碘复合水凝胶的杀菌效果。本专利技术的应用前景由于该水凝胶原料简单,制备方法方便,可大量生产,并且性能优异,故拥有临床应用的潜力。可应用于手术部位或者慢性感染病灶植入以预防治疗感染,或作为敷料覆盖于创面、伤口以起到抗菌并促进愈合的作用。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为本专利技术实施例1的有效碘释放量示意图;图2为本专利技术实施例1的有效碘累计释放量曲线示意图;图3为本专利技术实施例2的有效碘释放量示意图;图4为本专利技术实施例2的有效碘累计释放量曲线示意图;图5为本专利技术实施例3的有效碘释放量示意图;图6为本专利技术实施例3的有效碘累计释放量曲线示意图;图7为本专利技术比较例1的有效碘释放量示意图;图8为本专利技术比较例1的有效碘累计释放量曲线示意图;图9为本专利技术比较例2的有效碘释放量示意图;图10为本专利技术比较例2的有效碘累计释放量曲线示意图;图11为本专利技术实施例及比较例的水凝胶针对金色葡萄球菌杀菌效果示意图;图12为本专利技术实施例及比较例的水凝胶针对大肠杆菌杀菌效果示意图;图13为本专利技术实施例及比较例的水凝胶针对铜绿假单胞菌杀菌效果示意图;具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施方式做进一步阐述。实施例1将丝素蛋白冻干粉溶解于去离子水中,充分震荡5-10分钟后,制得质量体积比10%的丝素蛋白水溶液,室温保存。抽取有效碘含量为0.45~0.55%浓度医用聚维酮碘。并将丝素蛋白去离子水溶液与所抽取的医用聚维酮碘溶液分别以体积比为1:1存放于两个注射器内。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种原位丝素蛋白‑聚维酮碘复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将丝素蛋白冻干粉溶解于去离子水中,充分震荡后,制得浓度在5~30%的丝素蛋白水溶液;以丝素蛋白水溶液与聚维酮碘溶液1:3~1:5的体积比抽取一定量的医用聚维酮碘,并将丝素蛋白去离子水溶液与所抽取的医用聚维酮碘溶液分别存放于注射器内;将两个注射器使用双头鲁尔接头对接,通过多次互推溶液形成共混液,所述的共混液经过2‑8小时凝固形成丝素蛋白‑聚维酮碘复合原位水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种原位丝素蛋白-聚维酮碘复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述方法包括:将丝素蛋白冻干粉溶解于去离子水中,充分震荡后,制得浓度在5~30%的丝素蛋白水溶液;以丝素蛋白水溶液与聚维酮碘溶液1:3~1:5的体积比抽取一定量的医用聚维酮碘,并将丝素蛋白去离子水溶液与所抽取的医用聚维酮碘溶液分别存放于注射器内;将两个注射器使用双头鲁尔接头对接,通过多次互推溶液形成共混液,所述的共混液经过2-8小时凝固形成丝素蛋白-聚维酮碘复合原位水凝胶。2.根据权利要求1所示的制备方法,其特征在于,所述聚维酮碘溶液有效碘含量为0.45~0.55%。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:王岩松王杨阳
申请(专利权)人:王岩松
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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