CN111135340B - 一种生物纤维素复合凝胶材料及其作为创伤敷料的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物纤维素复合凝胶新材料，及其在制备创伤敷料产品中的新用途。本发明提供的复合凝胶由生物纤维素水凝胶与蛋白触变性凝胶复合而成。生物纤维素水凝胶含水率高，保水性好，并且具有足够的机械强度。而在生物纤维素空间结构中形成蛋白凝胶，其能够保持生物纤维素水凝胶的空间结构，促进细胞的粘附和增殖。还可通过形成蛋白触变凝胶，在使用前或使用时通过机械按压使其由蛋白凝胶转化为蛋白溶胶进一步促进细胞的粘附和增殖，并缓慢释放出未转化为凝胶的球蛋白，进一步提高敷料的抗菌、抗炎特性，促进伤口愈合。

Description

一种生物纤维素复合凝胶材料及其作为创伤敷料的用途

技术领域

本申请涉及一种新材料，具体涉及一种生物纤维素复合凝胶新材料，及其在制备创伤敷料产品中的新用途。

背景技术

创伤敷料，通常是指包伤用品，其用以覆盖创伤或其他伤口，起到保护伤口，抵御外界的机械、污染和化学刺激，防止二度感染，防止干燥和体液丢失和热量丢失。传统的创伤敷料主要是干纱布和油纱。但是，干纱布不能用于感染型伤口，其对伤口的愈合没有促进作用，渗液管理能力有限，还会粘连伤口，会对新生上皮组织造成再次损伤并导致出血。油纱中含有凡士林或甘油三酯，可以起到不粘连伤口的作用，但是其同样对伤口的愈合没有促进作用，对渗液的管理能力也有限。现代医学开发了许多新型的创伤敷料，例如交互式敷料，抗菌敷料、泡沫敷料、凝胶敷料等。

生物纤维素（Biocellulose）是一种由醋酸菌属的某些微生物代谢产生的一种水凝胶。生物纤维素与植物纤维素相比，不含有木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有高结晶度和高聚合度。生物纤维素还具有超精细的空间网状结构，因此弹性模量、抗张强度都很高。此外生物纤维素还具有优良的持水性能。CN101586309A中公开了一种原位复合单质纳米银的细菌纤维素膜的制备方法，公开了其用于制备大面积伤口敷料。其具体方式是将纯化的细菌纤维素膜浸入银氨溶液中，水洗后，再浸入含醛基的化学试剂溶液中进行反应，得到的Ag附着于细菌纤维素膜的网格结构中，得到含单质纳米银的细菌纤维素膜。CN101708341A中也公开了一种载银细菌纤维素水凝胶抗菌敷料，其是将细菌纤维素水凝胶膜在银金属前驱体溶液中浸泡，然后高压灭菌后，再经洗涤、部分脱水、包装和灭菌制得。得到的载银细菌纤维素水凝胶抗菌敷料具有抗菌性能好、含水率高、保水性好、韧性强、透气性好等特点，能满足湿法治疗各种创伤的需求。

但是，由于生物纤维素水凝胶的空间结构较为致密，其并不会易于被人体吸收，在使用过程中，其致密的网格还常常会限制细胞的粘附和增殖。这使得生物纤维素在创伤敷料的应用上受到限制。

蛋白凝胶是蛋白质分子的聚集现象。蛋白质分子加热变性后，在特定的条件，如pH、温度、离子环境等，会形成含水凝胶。而这种凝胶会由于外界环境的不同，还可以得到触变性凝胶，触变凝胶具有触变性，只要有机械力，如摇动等，不需加热就可以使凝胶变为溶胶；不需冷却而只要静置一定时间，又可从溶胶变为凝胶。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种新型的复合凝胶材料，其由生物纤维素水凝胶与蛋白凝胶复合而成。

上述的生物纤维素水凝胶可以采用本领域的常规方法制备，例如使用椰子水培养基或人工配制培养基；使用木葡糖酸醋杆菌、木醋杆菌等微生物制备；采用浅盘静态发酵培养或动态培养等均可，但优选使用椰子水培养基，木葡糖酸醋杆菌采用浅盘静态发酵培养获得的生物纤维素水凝胶膜。

上述的蛋白凝胶优选是蛋白触变凝胶。

本发明还提供上述的复合凝胶材料在制备创伤敷料中的用途。

制备上述蛋白凝胶的蛋白选自各种动物蛋白和植物蛋白，如球蛋白、卵清蛋白、乳白蛋白、胶原蛋白、大豆蛋白等。优选使用球蛋白。

本发明还提供所述复合凝胶材料的制备方法，其步骤包括：

1）制备生物纤维素水凝胶膜；

2）将生物纤维素水凝胶膜部分脱水后，浸泡在蛋白溶液中，超声震荡3-24小时，取出用清水洗净后备用；

3）取盐溶液，调pH值至3-6后，加热到60-100℃，再将步骤2）得到的膜浸入，加热保温1-36小时；

4）取出清水洗净。

上述方法中，生物纤维素水凝胶膜优选是静态发酵培养的，且优选生物纤维素水凝胶膜部分脱水至含水量40-60%。

上述方法中，蛋白溶液是动物蛋白溶液或植物蛋白溶液。更优选是动物蛋白溶液。更优选选自球蛋白、卵清蛋白、乳白蛋白、胶原蛋白。最优选选用蛋白溶液的浓度为0.1-3wt%的球蛋白溶液。

上述方法中，超声震荡的时间可根据超声波的频率选择，优选是5-10小时，更优选6-8小时。

上述方法中，所述盐溶液优选是氯化钠溶液或氯化钙溶液。更优选是浓度为0.01-0.5M的氯化钠溶液。

上述方法中，优选调节盐溶液的pH值为4。

上述方法中，盐溶液优选加热到70-80℃，优选保温2-8小时，更优选3-6小时。

本发明提供的复合凝胶由生物纤维素水凝胶与蛋白触变性凝胶复合而成。生物纤维素水凝胶含水率高，保水性好，并且具有足够的机械强度。而在生物纤维素空间结构中形成蛋白凝胶，其能够保持生物纤维素水凝胶的空间结构，促进细胞的粘附和增殖。还可通过形成蛋白触变凝胶，在使用前或使用时通过机械按压使其由蛋白凝胶转化为蛋白溶胶进一步促进细胞的粘附和增殖，并缓慢释放出未转化为凝胶的球蛋白，进一步提高敷料的抗菌、抗炎特性，促进伤口愈合。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

实施例1 ：复合凝胶材料的制备例1

1）用静态发酵法制备生物纤维素水凝胶膜：使用椰子水培养基，木葡糖酸醋杆菌，28℃下浅盘发酵培养7天，收集液面上的生物纤维素水凝胶膜。经清洗、纯化后备用；

2）将生物纤维素水凝胶膜通过机械压力脱水至含水量60%，然后将其浸泡在0.7wt%的球蛋白溶液中，超声震荡6小时取出用清水洗净；

3）取0.05M的氯化钠溶液，用稀盐酸调pH值至4，加热到80℃，再将步骤2）得到的生物纤维素水凝胶膜浸入其中，加热保温5小时；

4）取出清水洗净。

即制得本发明中的复合凝胶材料。

实施例2 ：复合凝胶材料的制备例2

1）用静态发酵法制备生物纤维素水凝胶膜：使用人工配制培养基，木葡糖酸醋杆菌，29℃下浅盘发酵培养9天，收集液面上的生物纤维素水凝胶膜。经清洗、纯化后备用；

2）将生物纤维素水凝胶膜通过机械压力脱水至含水量40%，然后将其浸泡在1wt%的卵清蛋白溶液中，超声震荡8小时取出用清水洗净；

3）取0.2M的氯化钙溶液，用稀盐酸调pH值至5，加热到70℃，再将步骤2）得到的生物纤维素水凝胶膜浸入其中，加热保温4小时；

4）取出清水洗净。

实施例3： 复合凝胶材料的制备例3

1） 用摇床动态发酵法制备生物纤维素水凝胶：使用人工配制培养基，木醋杆菌，27℃下摇床动态发酵培养5天，收集生物纤维素水凝胶，经清洗、纯化后备用；

2）将收集的生物纤维素水凝胶通过机械压力压制成膜，并脱水至含水量70%，然后将其浸泡在3wt%的大豆蛋白溶液中，超声震荡16小时取出用清水洗净；

3）取0.1M的氯化钠溶液，用稀盐酸调pH值至3，加热到65℃，再将步骤2）得到的生物纤维素水凝胶膜浸入其中，加热保温6小时；

4）取出清水洗净。

实验例：本发明中复合凝胶材料促进伤口愈合试验

1）创伤愈合：取25只成年小鼠，麻醉后，在每只小鼠背部切除全层皮肤，制造2cm*2cm的创口。每5只小鼠分为一组，对照组1组以用生理盐水浸湿的纱布作为敷料；对照组2组以生物纤维素水凝胶作为敷料；实施例1组以实施例1中制备的复合凝胶材料作为敷料；实施例2组以实施例2中制备的复合凝胶材料作为敷料；实施例3组以实施例3中制备的复合凝胶材料作为敷料。各小鼠每天更换敷料一次，记录每只小鼠的伤口愈合的时间，各组取平均值，结果记录于下表1；

2）烧伤愈合：取25只成年小鼠，麻醉后，用龙胆紫作为划线水，在每只小鼠背部划出2cm*2cm的区域，在区域内涂以0.2ml的凝固汽油，点火15秒后熄灭，制造浅II度烧伤创口。每5只小鼠分为一组，对照组1组以用生理盐水浸湿的纱布作为敷料；对照组2组以生物纤维素水凝胶作为敷料；实施例1组以实施例1中制备的复合凝胶材料作为敷料；实施例2组以实施例2中制备的复合凝胶材料作为敷料；实施例3组以实施例3中制备的复合凝胶材料作为敷料。各小鼠每天更换敷料一次，记录每只小鼠的伤口愈合的时间，各组取平均值，结果记录于下表1；

表1小鼠创伤愈合试验结果

从试验结果显然可以看出，本发明的复合凝胶材料能够促进伤口愈合，特别是含有球蛋白的实施例1组，其与对照相比能缩短愈合时间一周左右。

Claims (5)

1.一种复合凝胶创伤敷料，其特征在于，其由生物纤维素水凝胶和蛋白触变性凝胶复合而成；其由包括如下步骤的方法准备而成：

1）制备生物纤维素水凝胶膜；

2）将生物纤维素水凝胶膜部分脱水后，浸泡在蛋白溶液中，超声震荡3-24小时，取出用清水洗净后备用；制备所述蛋白触变性凝胶的蛋白选自球蛋白、卵清蛋白、乳白蛋白、胶原蛋白或大豆蛋白；

3）取盐溶液，调pH值至3-6后，加热到60-100℃，再将步骤2）得到的膜浸入，加热保温1-36小时；所述的盐溶液是浓度是0.01-0.5M的氯化钠溶液或氯化钙溶液；

4）取出清水洗净。

2.根据权利要求1所述的复合凝胶创伤敷料，其特征在于：制备所述蛋白凝胶的蛋白是球蛋白。

3.根据权利要求1或2所述的复合凝胶创伤敷料，其特征在于：生物纤维素水凝胶膜是静态发酵培养的，且其部分脱水至含水量40-60%。

4.根据权利要求2所述的复合凝胶创伤敷料，其特征在于：蛋白溶液是浓度为0.1-3wt%的球蛋白溶液。

5.根据权利要求1所述的复合凝胶创伤敷料，其特征在于：所述的盐溶液加热到70-80℃，加热保温3-6小时。