專(zhuān)利名稱(chēng)：一種明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于軟組織修復(fù)的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料及 其制備方法，屬生物材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
皮膚是人體最大的器官，若皮膚受到大面積損傷，則會(huì)引起許多局部甚 至全身性問(wèn)題，如新陳代謝加劇、水分和蛋白質(zhì)過(guò)度散失、免疫系統(tǒng)失調(diào)等， 嚴(yán)重的還會(huì)危及生命。若創(chuàng)面覆蓋適當(dāng)?shù)姆罅希苡行Ы档突颊邫C(jī)體超高代 謝的嚴(yán)重程度，減輕疼痛，防止細(xì)菌感染，加速創(chuàng)面愈合。其中，治療長(zhǎng)期 糜爛性傷口是困擾醫(yī)學(xué)界難題之一，沒(méi)有很有效而簡(jiǎn)單的藥物治療方法。重 癥病人只能通過(guò)住院進(jìn)行每天清洗傷口、消毒、換藥來(lái)治療。目前，國(guó)內(nèi)外 有采取從異體異源中提取的生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的治療方法。這種外源 性生長(zhǎng)因子可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)疤。另外，由于生長(zhǎng)因子大多是從異體異源中提取 制備的，存在引入病毒感染的可能。
生物活性玻璃已有30多年的研究歷史，成功的臨床應(yīng)用已有15多年， 是目前唯一既能促進(jìn)骨組織的生長(zhǎng)、骨缺損的愈合又能促進(jìn)軟組織的生長(zhǎng)愈 合的人工合成材料。此人工合成材料與其它從異體中提取的生物材料相比， 最大的優(yōu)點(diǎn)是它的安全性，不用擔(dān)心其它異體病菌的傳染。生物活性玻璃的 優(yōu)良特性來(lái)源于它的表面活性。最新的研究表明，生物活性玻璃的表面活性 能促進(jìn)生長(zhǎng)因子的生成、促進(jìn)細(xì)胞的繁衍、活化細(xì)胞基因表達(dá)。這樣，生物 活性玻璃通過(guò)直接對(duì)那些調(diào)節(jié)誘發(fā)細(xì)胞周期開(kāi)始和進(jìn)程的基因的直接控制， 從而加強(qiáng)和達(dá)到了對(duì)人體組織形成生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。這些獨(dú)特的特性，使生 物活性玻璃作為醫(yī)療器械在臨床上應(yīng)用具有巨大的潛在價(jià)值，引起學(xué)術(shù)界和 產(chǎn)業(yè)界較大關(guān)注。盡管其良好的生物相容性和生物活性，生物活性玻璃作為 臨床應(yīng)用產(chǎn)品目前只有一種顆粒狀的型式和目前作為骨缺損修復(fù)的多孔塊狀 支架材料。近年來(lái)人們廣泛探索可作為皮膚屏障的創(chuàng)面敷料。中國(guó)專(zhuān)利(CN
1554448A)公開(kāi)了一種殼聚糖明膠聚乙烯醇生物止血敷料，是由殼聚糖、明 膠、聚乙烯醇、甘油配制而成。該敷料具有較好的親水性、成膜性、牽拉性 及止血效果，但對(duì)創(chuàng)面起不到明顯的治療作用。中國(guó)專(zhuān)利ZL02111437.4公開(kāi) 了一種殼聚糖、膠原和海藻酸鈣復(fù)合海綿生物敷料及其制備工藝。這種敷料 生物相容性好，粘附性強(qiáng)，具有促進(jìn)傷口愈合的活性功能及止血作用。但其 所用I型膠原價(jià)格較為昂貴，且具有一定抗原性，不利于大范圍應(yīng)用。而明 膠是一種熱水可溶的多肽混合物，由廣泛存在于高等動(dòng)物的皮、骨結(jié)締組織 中的膠原蛋白水解而得，其弱的抗原性和良好的生物相容性，在燒傷、創(chuàng)傷、 眼角膜疾病、美容、矯形、創(chuàng)面止血等醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域用途廣泛。中國(guó)發(fā)明專(zhuān) 利(ZL200410018370.4)提出了生物活性玻璃粉體在制備治療潰瘍及糜爛性 傷口敷料中的應(yīng)用。為了進(jìn)一步擴(kuò)大生物活性玻璃在軟組織損傷修復(fù)中的應(yīng) 用范圍，本發(fā)明擬選用明膠作為載體材料，將生物活性玻璃粉體與之復(fù)合制 成敷料形式，更好地用于治療軟組織創(chuàng)傷及長(zhǎng)期糜爛性傷口 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料及制備方 法。提供的海綿敷料以明膠為載體，將生物活性玻璃粉體與之復(fù)合制得，該 敷料不僅柔軟、生物相容性好，而且為雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，致密粉層的生物活性 玻璃可有效治療長(zhǎng)期糜爛性傷口。該敷料作為軟組織缺損修復(fù)材料，特別適 用于如宮頸糜爛、口腔潰瘍、褥瘡、竇道、脂肪液化性傷口、性病潰瘍、痔 瘡、糖尿病潰瘍等軟組織潰瘍中任一種或它們的長(zhǎng)期糜爛，可以滿(mǎn)足新一代 生物材料發(fā)展和臨床應(yīng)用的需要。
本發(fā)明是以明膠為原料制備成溶液，添加生物活性玻璃粉體(以熔融法 制備得到，其化學(xué)組成的質(zhì)量百分比為24-45 %CaO,34-50%SiO2, 0-25% Na20， 5-17%P205， 0-5%MgO以及0-l^CaF2;或者以溶膠凝膠法制備得到， 其化學(xué)組成的質(zhì)量百分比為50-91 %Si02， 5-50%CaO，余量為P205)，經(jīng)磁力 攪拌得混合溶液。然后將混合溶液倒入模具中，在常溫下靜置、預(yù)凍、真空 冷凍干燥得雙層復(fù)合膜敷料。其具體過(guò)程是在4(TC 60。C溫度下，將一定 量的明膠溶于去離子水中，配制質(zhì)量百分濃度為1 30M的溶液A，在A中加入質(zhì)量百分含量為2~20%生物活性玻璃粉體，磁力攪拌l一5h，使玻璃粉體
分散均勻得混合溶液B。將混合溶液B倒入模具中，液層達(dá)l-8mm，常溫下 靜置0.5-3h，然后預(yù)凍溫度控制在-20'C -8(TC之間的低溫下預(yù)凍1小時(shí)，然 后將預(yù)凍的凝膠再真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，冷凍干燥控制在-4(TC于5 10 KPa下進(jìn)行，最終得到具有雙層結(jié)構(gòu)的海綿敷料，厚度達(dá)0.5 5mm。其中上 層為疏松多孔層，下層為致密粉層，致密粉層厚度達(dá)0.1 2.0mm。所使用的 模具為玻璃模具或聚四氟乙烯模具。采用本發(fā)明提供的方法可以制備具有不 同形狀、不同厚薄的明膠和生物活性玻璃復(fù)合的海綿敷料。通過(guò)工藝控制可 以使生物活性玻璃粉層厚度有所控制，使足量的生物活性玻璃粉體與傷口滲 液接觸，發(fā)生快速表面反應(yīng)，促進(jìn)傷口快速愈合。
生物活性玻璃的作用是利用它的表面活性反應(yīng)導(dǎo)致傷口愈合。當(dāng)生物活 性玻璃粉體接觸到軟組織潰瘍和長(zhǎng)期糜爛創(chuàng)口，與傷口滲液相接觸時(shí)，發(fā)生 快速表面反應(yīng)。生物活性玻璃顆粒的高的比表面積吸附成纖維細(xì)胞、上表皮 細(xì)胞以及一些蛋白質(zhì)生長(zhǎng)因子，這些細(xì)胞受到羥基磷灰石支架層的穩(wěn)定以及 生長(zhǎng)因子的作用，有利于細(xì)胞新陳代謝并構(gòu)建新的組織，使得生物活性玻璃 顆粒表面成為結(jié)締組織以及表皮組織生長(zhǎng)的基地。此外，生物活性玻璃顆粒 表面反應(yīng)能提高傷口或軟組織損傷處pH值，可以抑制傷口感染。所有這些 作用達(dá)到了促進(jìn)傷口以及軟組織損傷愈合的效果。
綜上所述，本發(fā)明的明膠/生物活性玻璃雙層海綿敷料作為軟組織傷口修 復(fù)材料具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，特別適用于燒傷、手術(shù)創(chuàng)面、宮頸糜爛、口腔漬瘍、 褥瘡、竇道、脂肪液化性傷口、性病潰瘍、痔瘡、糖尿病潰瘍等軟組織漬瘍 中任一種或它們的長(zhǎng)期糜爛。 本發(fā)明具體實(shí)施方法如下
1、材料制備
本發(fā)明的生物活性玻璃粉體是通過(guò)熔融方法或溶膠凝膠方法制備得到 的。所用的無(wú)機(jī)原材料均為分析純。熔融法是將化學(xué)試劑按不同組分需要稱(chēng) 量和混勻后在1380-1480。C下熔融，再經(jīng)冷卻、粉碎、過(guò)篩得到顆粒度為 40-300pm的玻璃粉體。溶膠凝膠法是采用無(wú)機(jī)鹽或者金屬醇鹽作為生物玻璃 中氧化物的前驅(qū)體，在硝酸的催化作用下在水溶液中進(jìn)行水解，然后加入硝 酸鹽等混合均勻，形成溶膠，制備好的溶膠在6(TC陳化72小時(shí)，形成凝膠，然后在12(TC干燥72小時(shí)，球磨、篩分制得的干凝膠粉在600 800 'C煅燒得 到顆粒度為l-40^im的玻璃粉體。溶膠凝膠法制備的生物活性玻璃具有密度 小，比表面積高，生物活性高的特性。
將明膠在40。C 6(TC溫度下將其溶解于去離子水，配制成質(zhì)量濃度為 1%~30%的明膠水溶液；在明膠溶液中加入質(zhì)量百分含量為2 20%的生物活 性玻璃粉體，磁力攪拌l-5h，使玻璃粉末分散均勻;將該混合溶液倒入模具中， 液層達(dá)l-8mm，常溫下靜置0.5-3h，然后放入-20'C- -80"的低溫下預(yù)凍lh 以上，將預(yù)凍好的凝膠在真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥。冷凍干燥控制在-40。C 于5 10 KPa下進(jìn)行，約48h后得到柔軟的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料。 所使用的明膠是從國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司購(gòu)得的。
2、性能評(píng)價(jià) 2.1生物活性評(píng)價(jià)
將本發(fā)明得到的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料底層的生物活性玻璃粉 體刮下，先后經(jīng)去離子水和丙酮洗漆、晾干后進(jìn)行體外溶液生物活性測(cè)試。 所用的溶液為人體模擬體液(SBF; Simulated Body Fluid)。 SBF含有與人體 血漿相同的離子和離子團(tuán)濃度。
SBF組成為:
NaCl7.996g/L
NaHC030.350g/L
KC10.224g/L
K2HP04.3H200.228g/L
MgCl2.6H200.305g/L
HC1lmol/L
CaCl20.278g/L
Na2S040.07 lg/L
NH2C(CH2OH)36.057g/L
生物活性玻璃粉體在SBF中，反應(yīng)條件為0.15g生物活性玻璃粉體、 30.0mL/day SBF、 37'C恒溫箱內(nèi)。將生物活性玻璃粉體浸泡3天后，取出樣 品并經(jīng)過(guò)去離子水洗滌后做XRD和傅立葉紅外變換光譜(FTIR)測(cè)試，結(jié) 果分別見(jiàn)圖3、圖4。生物活性實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明得到的明膠/生物活性玻璃復(fù) 合海綿敷料底層的生物活性玻璃粉體能在表面誘導(dǎo)生成骨羥基磷灰石，從而表明這些材料具有良好的生物活性。


通過(guò)下面的結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，可以更好地理解上文 所述內(nèi)容。其中，
圖1為明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的制作方法示意圖。
圖2為制備的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料外觀照片。 圖3為制備的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料斷面光學(xué)顯微鏡照片。 圖4為純的生物活性玻璃粉體(A)和本發(fā)明實(shí)施例1制備的明膠/生物活 性玻璃復(fù)合海綿敷料底層的生物活性玻璃粉體(B)在SBF (人體模擬體液) 屮浸泡3天后的XRD圖；照片顯示材料經(jīng)SBF浸泡3天表面有大量羥基磷 灰石晶體出現(xiàn)。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料底層的生 物活性玻璃粉體在SBF中浸泡3天后的傅立葉變換紅外光譜(FTIR)圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步， 但本發(fā)明決非限于實(shí)施例。 實(shí)施例1
采用熔融法制備生物活性玻璃粉體，將分析純Si02， Na2C03， CaC03， P205等原料按比例均勻混合，在1420°C熔融成均質(zhì)熔體，然后冷卻，粉碎， 過(guò)篩得到粒徑在40-300pm的生物活性玻璃粉體。該玻璃粉體的質(zhì)量百分組 成為Ca0 24.5。/。、 Si0245%、 Na20 24.5°/。、 P205 6%。
將明膠在4(TC 6(TC溫度下將其溶解于去離子水，配制成質(zhì)量濃度為2% 的明膠水溶液；在明膠溶液中加入質(zhì)量百分含量為5%的顆粒度為100-150(im 的生物活性玻璃粉體，磁力攪拌3h，使玻璃粉末分散均勻;將該混合溶液倒 入模具中，液層達(dá)2mm，常溫下靜置lh，然后放入-75。C的低溫下預(yù)凍lh， 將預(yù)凍好的凝膠在真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥。冷凍干燥控制在-4(TC于 5KPa下進(jìn)行，48h后得到柔軟的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料。該雙層復(fù) 合結(jié)構(gòu)厚度達(dá)2mm，粉層厚度達(dá)0.15mm。如圖5所示，經(jīng)SBF浸泡3天后即有羥基磷灰石(波數(shù)為571.97)出現(xiàn)。
實(shí)施例2
采用溶膠凝膠法制備生物活性玻璃粉體，使用正硅酸乙酯(TEOS)作為 Si02的前驅(qū)體，磷酸三乙酯(TEP)作為P20s的前驅(qū)體。在硝酸的催化作用 下在水溶液中進(jìn)行水解，然后加入硝酸鹽等混合均勻，形成溶膠，制備好的 溶膠在60。C陳化72小時(shí)，形成凝膠，然后在120。C干燥72小時(shí)，球磨、篩 分制得的干凝膠粉在700 "C煅燒得到粒徑在l-40(im的生物活性玻璃粉體。該 玻璃粉體的組成為Si02 58Q/。， Ca0 33%， P205 9%。
將明膠在4(TC 6(TC溫度下將其溶解于去離子水，配制成質(zhì)量百分濃度為 2.5%的明膠水溶液；在明膠溶液中加入質(zhì)量百分含量為10%的顆粒度為 l-40pm的生物活性玻璃粉體，磁力攪拌4h，使玻璃粉末分散均勻;將該混合 溶液倒入模具中，液層達(dá)2.5mm，常溫下靜置lh，然后放入-75。C的低溫下 預(yù)凍lh，將預(yù)凍好的凝膠在真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥。冷凍干燥控制在 -4(TC于5KPa下進(jìn)行，48h后得到柔軟的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料。 該雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)厚度達(dá)2.5mm，粉層厚度達(dá)0.25mm。
實(shí)施例3
采用熔融法在1450。C熔融成均質(zhì)熔體。制備成生物活性玻璃的質(zhì)量百分 組成為Ca0 40。/。、 SiO2 40%、 Na20 8%、 P205 12%。，其余同實(shí)施例1，結(jié)果 也與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例4
采用溶膠凝膠法制備成生物活性玻璃，所配制的明膠水溶液的明膠的質(zhì) 量百分濃度為20%，在明膠中加入質(zhì)量百分濃度為18%的顆粒度為l一40^im 的生物活性玻璃，其余同實(shí)施例2。所制得的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)厚度達(dá)4.5mm， 粉層厚度達(dá)1.5mm左右。
權(quán)利要求
1、一種明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料，其特征在于(1)所述的復(fù)合海綿敷料是由質(zhì)量百分濃度為1～30％的明膠去離子水溶液中添加質(zhì)量百分組成2-20％的生物活性玻璃粉體組成；(2)所述的海綿敷料為雙層結(jié)構(gòu)，上層為疏松多孔層，下層為致密粉層。
2、 按權(quán)利要求1所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料，其特征在于所述的生物活性玻璃質(zhì)量百分組成為(1) 24—45% CaO、 34 — 50% Si02、 0—25% Na20、 5 — 17% P2Os、 0 — 5。％ MgO以及0—1% CaF2;或(2) 50 — 91% Si02， 5_50%CaO，余量為P205。
3、 按權(quán)利要求1所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料，其特征在于 所述的雙層結(jié)構(gòu)厚度為0.5 —5mm，致密粉層厚度達(dá)0.1 —2.0mm。
4、 制備如權(quán)利要求1或3所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的方 法，其特征在于制備步驟是(1) 將明膠在4(TC 6(TC溫度下將其溶解于去離子水，配制成質(zhì)量濃度 為1~30%的明膠水溶液；(2) 在明膠溶液中加入質(zhì)量百分含量為2~20%生物活性玻璃粉體，磁 力攪拌l-5h，使玻璃粉末分散均勻；(3) 將混合溶液倒入模具中，液層達(dá)l-8mm，常溫下靜置0.5-3h，然后 放入-2(TC-8(TC的低溫下預(yù)凍lh以上，將預(yù)凍好的凝膠在真空冷凍干燥機(jī)中 冷凍干燥。冷凍干燥控制在-40'C于5 10 KPa下進(jìn)行，最終制成具有雙層結(jié) 構(gòu)的海綿敷料。
5、 按權(quán)利要求4所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的制備方法， 其特征在于所使用的模具為玻璃模具或?yàn)榫鬯姆蚁┠＞摺?br> 6、 按權(quán)利要求4所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的制備方法， 其特征在于所述的生物活性玻璃粉體采用熔融法或溶膠-凝膠法制備的。
7、 按權(quán)利要求4或6所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的制備方 法，其特征在于熔融法制備的生物活性玻璃粉體的顆粒度為40 —300pm;溶 膠-凝膠法制備的生物活性玻璃粉體的顆粒為1 一40prn。
8、按權(quán)利要求1所述的明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料的應(yīng)用，其特 征在于所述的復(fù)合海綿敷料用作軟組織傷口修復(fù)材料，特別適用于燒傷、手 術(shù)創(chuàng)面、宮頸糜爛、口腔潰瘍、褥瘡、竇道、脂肪液化性傷口、性病潰瘍、 痔瘡、糖尿病潰瘍等軟組織潰瘍中任一種或它們的長(zhǎng)期糜爛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種明膠/生物活性玻璃復(fù)合海綿敷料及制備方法，屬生物材料領(lǐng)域。其特征在于以明膠為原料配制含量為1～30％的溶液，添加質(zhì)量的百分含量為2～20％由熔融法或溶膠凝膠法制備的，生物活性玻璃粉體，經(jīng)磁力攪拌得混合溶液。將混合溶液倒入模具中，液層達(dá)1-8mm，常溫下靜置0.5-3h，然后預(yù)凍溫度控制在-20℃～-80℃之間，冷凍干燥控制在-40℃于5～10KPa下進(jìn)行。本發(fā)明斷面為雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，厚度達(dá)0.5～5mm。其中上層為疏松多孔層，下層為致密粉層，粉層厚度達(dá)0.1～2.0mm。該雙層海綿敷料柔軟，可用作軟組織傷口修復(fù)材料。特別適用于如宮頸糜爛、口腔潰瘍、褥瘡、竇道、脂肪液化性傷口、性病潰瘍、痔瘡、糖尿病潰瘍等軟組織潰瘍中任一種或它們的長(zhǎng)期糜爛。
文檔編號(hào)A61L15/44GK101301487SQ20081003946
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者江 常, 蕾 陳, 顧衛(wèi)明 申請(qǐng)人:上海硅健生物材料有限公司