一種膠原/殼聚糖復(fù)合海綿生物敷料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種膠原/殼聚糖復(fù)合海綿生物敷料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分，具有卓越的生物相容性、低抗原性、高降 解性、良好的止血性能和促進(jìn)細(xì)胞生長和迀移等優(yōu)良性能。殼聚糖是一種線性多糖，是甲殼 素的脫乙酰產(chǎn)物，具有優(yōu)異的性能，如抗菌性、血液吸收能力、生物降解性和生物相容性。膠 原和殼聚糖的優(yōu)良性能使其在組織工程材料方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 膠原和殼聚糖分子表面有大量的親水性基團(tuán)，使由其制備的復(fù)合海綿吸水性強(qiáng)， 傷口的滲出液容易致使復(fù)合海綿結(jié)構(gòu)坍塌，其降解速率快，不利于新生表皮細(xì)胞的增殖、迀 移，因此許多研究通過引入交聯(lián)劑來提高膠原類海綿敷料的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，減緩其降 解速率，如Lie Ma等人引入戊二醛來提高膠原/殼聚糖敷料的力學(xué)性能和穩(wěn)定性；也有如[0004] 傷口表面營養(yǎng)豐富、濕潤、溫暖，給細(xì)菌的繁殖創(chuàng)造了一個(gè)絕佳的環(huán)境。近年來，傷 口細(xì)菌感染的問題越來越嚴(yán)重，生命體面臨著嚴(yán)重的威脅，因此抑制細(xì)菌的增長和繁殖也 迫在眉睫。目前的抗菌劑主要可分為有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑，有機(jī)抗菌劑容易引起機(jī)體 的抗性反應(yīng)，臨床醫(yī)用等大多采用無機(jī)抗菌劑。無機(jī)抗菌劑主要包括離子型和光催化型兩 大類。離子型抗菌劑通過緩慢釋放具有抗菌作用的金屬離子達(dá)到抗菌作用，目前使用最廣 泛的是銀系抗菌劑，但是此類型的抗菌劑存在成本高、易變色、防霉抗菌作用弱等不足。
[0005] 與離子型抗菌劑相比，以1102為代表的光催化型抗菌劑是目前更具有開發(fā)前景和 研究?jī)r(jià)值的無機(jī)抗菌劑?？捎糜诠獯呋咕鷦┑闹饕牧蠟閚型半導(dǎo)體，其中Ti0 2、ZnO和 CdS的催化活性最高。ZnO在水中不穩(wěn)定，粒子表面生成Zn (OH)2,影響抗菌效果；而CdS在 光照下不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生有毒性的Cd2+。而110 2由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和安全無毒等特 性，在抗菌材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1102抗菌材料可以利用光催化反應(yīng)中產(chǎn)生的高能 羥基自由基來迅速、有效地分解細(xì)菌賴以生存和生長的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，從而達(dá)到抑制和殺 菌的目的。Matsunaga等研究發(fā)現(xiàn)，TiO 2具有廣譜抗菌的特點(diǎn)，對(duì)綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃 色葡萄球菌、沙門氏菌、芽桿菌等都有很強(qiáng)的殺滅能力。與普通抗菌材料相比，TiO 2光催化 抗菌材料具有耐老化、耐高溫、抗菌能力強(qiáng)和持續(xù)時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] -般傷口的愈合周期為8~20天，燒傷或者大面積燙傷需要更長的愈合周期。在 傷口愈合周期內(nèi)，傷口容易感染引起傷口發(fā)炎，延緩傷口愈合時(shí)間，甚至引起機(jī)體免疫紊 亂，危機(jī)生命。因此，防止傷口感染、給傷口愈合過程提供一個(gè)無菌的環(huán)境至關(guān)重要。
[0007] 目前已經(jīng)報(bào)道很多有關(guān)膠原與殼聚糖共混并通過冷凍干燥法制備海綿狀敷料，經(jīng) 過生物試驗(yàn)檢測(cè)此類創(chuàng)傷敷料表現(xiàn)出優(yōu)異的修復(fù)功能，但是其抗菌效果都不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供了一種膠原/殼聚糖復(fù)合海綿生物敷料及其制備方法。
[0009] 基于上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：一種膠原/殼聚糖復(fù)合海綿生物敷 料，該生物敷料由膠原、殼聚糖以及納米二氧化鈦復(fù)合而成，所述納米二氧化鈦占膠原和殼 聚糖總重的1~5% ;膠原和殼聚糖的重量百分比組成為：膠原50~70%、殼聚糖30~50%。
[0010] 所述膠原的分子量為200~300KDa。
[0011] 所述膠原采用酸-酶結(jié)合法從豬皮中提取而得。
[0012] 所述殼聚糖的脫乙酰度多90%，有利于提高敷料的力學(xué)性能。
[0013] 所述納米二氧化鈦為銳鈦礦型，其平均粒徑為20~30nm，銳鈦礦型納米二氧化鈦 具有很好的光催化效果，可以抑制細(xì)菌生長和病毒的活性，具有殺菌、除臭、防霉的效果。
[0014] 所述膠原/殼聚糖復(fù)合海綿生物敷料的制備方法，包括以下步驟： 1) 將膠原和殼聚糖溶于醋酸溶液中分別得到膠原溶液和殼聚糖溶液； 2) 將殼聚糖溶液、膠原溶液混合得到膠原/殼聚糖混合液； 3) 利用溶膠-凝膠技術(shù)制備納米二氧化鈦水溶膠； 4) 將納米二氧化鈦水溶膠加入到膠原/殼聚糖混合液中后，除泡，于0~8°C下放置 8~12h后，冷凍干燥即得。
[0015] 步驟1)中所述醋酸溶液的濃度為0. 01~0. 5M，所述膠原溶液的濃度為5~15g/ L ;所述殼聚糖溶液的濃度為5~15g/L。
[0016] 所述步驟4)采用真空除泡法除泡；冷凍干燥的溫度為-90~-30°C。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1)本發(fā)明敷料安全、抗菌效果好，具有良好的生物相容性，且力學(xué)性能及穩(wěn)定性能強(qiáng)， 避免了采用交聯(lián)劑交聯(lián)法所帶來的毒素殘留和二次凍干帶來的結(jié)構(gòu)塌陷等問題；傷口敷料 的坍塌主要是由于其中分子間的鍵合作用比較弱，遇到極性強(qiáng)的水，很容易坍塌，而納米二 氧化鈦能夠與膠原、殼聚糖產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，從而改善敷料的力學(xué)性能，納米二氧化鈦剛好彌 補(bǔ)了這一點(diǎn)。
[0018] 2)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)便可行，條件溫和，采用酸-酶結(jié)合法保證了膠原蛋白保持 較好的天然生物活性，制得的產(chǎn)品具有良好的生物相容性。利用溶膠-凝膠技術(shù)制備的納 米二氧化鈦粒徑分布均一（20~30nm)，且表面還有大量的羥基基團(tuán)，而膠原和殼聚糖分子 上也有大量的羥基、氨基基團(tuán)，膠原/殼聚糖混合溶液中加入納米二氧化鈦水溶膠，納米二 氧化鈦能夠和膠原、殼聚糖之間形成較強(qiáng)的氫鍵作用，增強(qiáng)海綿敷料整體的力學(xué)性能，避免 弓丨入化學(xué)交聯(lián)劑(如戊二醛、EDC等）帶來的毒性殘留問題。
[0019] 3)本發(fā)明采用溶膠-凝膠技術(shù)制備納米二氧化鈦水溶膠，制得的納米二氧化鈦晶 型為銳鈦礦，經(jīng)抗菌試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和綠膿桿菌具有較強(qiáng)的抗菌殺 菌效果，能夠保證傷口敷料具有長效抗菌性能，在傷口愈合過程中給傷口提供一個(gè)無菌的 環(huán)境。同時(shí)，改變了以往納米粒子混入復(fù)合體的方法，將制備的納米二氧化鈦水溶膠摻入其 中，避免了納米粒子摻入混合體過程中納米粒子團(tuán)聚的現(xiàn)象，能夠保證納米二氧化鈦在膠 原/殼聚糖溶液及敷料體系中較好的分散性。
【附圖說明】
[0020] 圖1是實(shí)施例1制得納米TiO2粉末的XRD譜圖； 圖2樣品0、樣品1、樣品2、樣品3、樣品4 (從左至右）的數(shù)碼照片圖； 圖3是樣品0、1、2、3、4斷面的掃描電鏡照片； 圖4是樣品3 (CCS-5%)的EDS能譜圖； 圖5是膠原（Col)、殼聚糖（CS)、納米TiO2W及樣品0和樣品3的紅外譜圖； 圖6是膠原（Col )、殼聚糖（CS)以及樣品0、1、2、3、4經(jīng)溶菌酶降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果； 圖7是樣品0、1、2、3、4抑菌圈實(shí)驗(yàn)結(jié)果； 圖8是樣品0、1、2、3、4抑制金黃色葡萄球菌生長的掃描電鏡（SEM)圖； 圖9是樣品3的紅細(xì)胞聚集的掃描電鏡（SEM)圖（X400); 圖10是樣品〇、1、2、3、4促進(jìn)紅細(xì)胞聚集的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0022] 實(shí)施例1納米TiO2水溶膠的制備及性能分析 1. 1納米TiO 2水溶膠的制備方法：本發(fā)明針對(duì)用于膠原/殼聚糖復(fù)