本发明涉及一种生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。
背景技术：
日常生活中，烧伤、烫伤、外伤以及口腔溃疡、糖尿病溃疡等长期糜烂性创面，愈合周期长，效果差，而且容易生成增生性疤痕，给患者带来严重的肉体及精神影响。
生物活性玻璃(Bioactive glass)也被称作生物玻璃(Bioglass)，它最早由Larry Hench教授发明，距今已有四十多年。生物活性玻璃的生物活性主要体现在两个方面：一、在体液环境下出尽类骨磷灰石的表面沉积，使生物活性玻璃与周围组织有良好的结合；二、在体液环境下溶解释放离子产物，促进生长因子的生成，活化细胞基因表达，可以促进细胞迁移，还可以促进与血管化相关的细胞反应。
在再生医学领域中，生物活性玻璃最初被应用于硬组织修复，近些年也在软组织修复方面得到了一些应用。在创面修复中，生物活性玻璃接触体液后释放出的离子产物可以缩短伤口最初的炎症反应、促进成纤维细胞的增殖并加速血管化和肉芽组织的形成。生物活性玻璃粉体可以有效的吸水并止血，还可以促进创面的血液凝结。
研究表明，生物活性玻璃能够对多种细菌产生抑制生长的作用，可以有效避免感染的发生。但其抗菌机制尚没有定论，主要原理有：(1)pH机制：生物活性玻璃在体液环境下溶出阳离子，造成的碱性环境会抑制细菌的生长。(2)碎片机制：在体液中，生物活性玻璃粉体表面会产生大量的针状小碎片，这些小碎片可以破坏细菌的细胞壁而进入菌细胞，碎片在穿透细胞壁后可以进入菌细胞内造成内环境紊乱，从而导致细菌死亡。
不过生物活性玻璃粉体在体内容易流失，而生物活性玻璃块体或支架又不方便实际操作，这些都限制了生物活性玻璃的临床应用，特别是软组织修复领域的应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶及其制备方法，该创面修复凝胶以羧甲基壳聚糖凝胶为载体，通过与生物活性玻璃粉体复合制备得到，具有良好的生物相容性好、可注射性，而且其中的生物活性玻璃和羧甲基壳聚糖都具有抗菌效果，还可以刺激细胞迁移、生长和血管化，可快速有效的治疗烧伤、烫伤、外伤以及口腔溃疡、糖尿病溃疡等长期糜烂性创面。
本发明的第一个目的是提供的一种生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶。
本发明提供的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶，它为含有生物活性玻璃粉体和羧甲基壳聚糖的水凝胶。
上述的创面修复凝胶，以重量份数计，制备所述修复凝胶的原料包括：0.02～4份的生物活性玻璃粉体、1～10份的羧甲基壳聚糖和100份的水。
具体地，以重量份数计，制备所述修复凝胶的原料包括下述1)～9)中的任一种：
1)2～5份羧甲基壳聚糖、0.2～1份生物活性玻璃粉体和100份水；
2)2～3份羧甲基壳聚糖、0.2～0.5份生物活性玻璃粉体和100份水；
3)3～5份羧甲基壳聚糖、0.5～1份生物活性玻璃粉体和100份水；
4)2份羧甲基壳聚糖、0.02～0.4份生物活性玻璃粉体和100份水；
5)3份羧甲基壳聚糖、0.04～0.8份生物活性玻璃粉体和100份水；
6)5份羧甲基壳聚糖、0.1～2份生物活性玻璃粉体和100份水；
7)2份羧甲基壳聚糖、0.2份生物活性玻璃粉体和100份水；
8)3份羧甲基壳聚糖、0.5份生物活性玻璃粉体和100份水；
9)5份羧甲基壳聚糖、1份生物活性玻璃粉体和100份水。
上述的创面修复凝胶，所述创面修复凝胶的pH值可为4～10。较佳的，所述复合凝胶的pH为6～7，如6.5、6.6或6.8。制备所述创面修复凝胶的原料还包括将所述创面修复凝胶的pH值调节至4～10(优选6～7)的pH调节剂。所述pH调节剂可为酸，包括但不限于：盐酸、稀硫酸、醋酸。
上述的创面修复凝胶中，所述生物活性玻璃粉体可通过熔融法制备得到，以原料总量(质量)为100％计，具体可由24.5％CaO、45％SiO2、24.5％NaO和6％P2O5组成的原料依次经熔融、冷却、粉碎和过筛后得到。
上述的创面修复凝胶中，所述生物活性玻璃粉体的粒径可为20～300μm，如20～100μm。
上述的创面修复凝胶中，所述羧甲基壳聚糖的取代度可＞80％(如80％～90％、80％或90％)，等电点可为3.5～5.0(具体可为3.6～3.8)。
上述的创面修复凝胶中，所述创面修复凝胶的制备方法，包括如下步骤：所述生物活性玻璃粉体的分散，所述羧甲基壳聚糖的溶解，pH的调节。各步骤之间的顺序可以相互调换，具体可为：
(1)将所述生物活性玻璃粉体分散在水中，得生物活性玻璃粉体分散液；
(2)将所述生物活性玻璃粉体分散液的pH调至4～10；
(3)将所述羧甲基壳聚糖溶解于经步骤(2)处理的生物活性玻璃粉体分散液中，即可得到所述生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶。
步骤(1)中，所述分散在搅拌条件下进行，搅拌转速可为100～300转/分钟，具体可为250转/分钟，搅拌时间可为1～5小时，具体可为5小时。
步骤(2)中，优选地，可将所述生物活性玻璃粉体分散液的pH值调节至6～7；所采用的pH调节剂可为酸，包括但不限于：盐酸、稀硫酸、醋酸。
步骤(3)中，所述溶解在搅拌条件下进行，搅拌转速可为100～300转/分钟，具体可为250转/分钟；搅拌时间可为2～12小时，具体可为12小时。
本发明的第二个目的是提供的一种生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的制备方法。
本发明提供的一种生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的制备方法，包括如下步骤：所述生物活性玻璃粉体的分散，所述羧甲基壳聚糖的溶解，pH的调节。各步骤之间的顺序可以相互调换。
优选地，所述生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述生物活性玻璃粉体分散在水中，得生物活性玻璃粉体分散液；
(2)将所述生物活性玻璃粉体分散液的pH调至4～10；
(3)将所述羧甲基壳聚糖溶解于经步骤(2)处理的生物活性玻璃粉体分散液中，即可得到所述生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶。
上述的方法，步骤(1)中，所述分散在搅拌条件下进行，搅拌转速为100～300转/分钟，具体可为250转/分钟，搅拌时间为1～5小时，具体可为5小时。
上述的方法，步骤(2)中，优选地，可将所述生物活性玻璃粉体分散液的pH值调节至6～7；所采用的pH调节剂可为酸，包括但不限于：盐酸、稀硫酸、醋酸。
上述的方法，步骤(3)中，所述溶解在搅拌条件下进行，搅拌转速为100～300转/分钟，具体可为250转/分钟；搅拌时间为2～12小时，具体可为12小时。
本发明还提供了上述任一项所述的创面修复凝胶在制备创面修复材料中的应用。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所述生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶，具有可注射性，能够充分覆盖各种形状的创面，且凝胶性质温和稳定，能够起到保护作用。
(2)生物活性玻璃粉体均匀的分散在羧甲基壳聚糖凝胶中，不仅使生物活性玻璃粉体得到固定，而且可以减少粉体表面对创面的刺激，克服了传统生物活性玻璃的应用限制，扩大了适用范围。
(3)复合凝胶结合了生物活性玻璃和羧甲基壳聚糖的各自优点，使得复合凝胶不仅可以活化细胞基因、促进细胞迁移、生长以及血管化，同时还具有抗菌效果，能够减轻病患痛苦，使创面得到高质量愈合。
(4)复合凝胶由羧甲基壳聚糖溶解在生物活性玻璃粉体的分散液中制得，操作过程简单灵活，容易实现批量化生产。且制备过程中无需加入交联剂和其他添加剂，生物相容性好，生物安全性高。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
一、制备生物活性玻璃粉体
生物活性玻璃粉体通过熔融方法制备得到，具体步骤如下：将化学组成的质量百分比为：CaO 24.5％、SiO2 45％、NaO 24.5％、P2O5 6％的原料混合均匀后，在1420℃下高温熔融成均质熔体，然后经冷却、粉碎、过筛得到粒径为20～100μm的生物活性玻璃粉体。
二、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
具体工艺如下：
(1)分别称取2份羧甲基壳聚糖(取代度为：80％，等电点为：3.6～3.8)，0.2份生物活性玻璃粉体，量取100份纯化水。
(2)将上述制备得到的生物活性玻璃粉体在室温下加入到去纯化水中，在250转/分钟的转速下磁力搅拌5h，使生物活性玻璃粉体分散均匀，用稀HCl溶液调节pH至6.5，制备成溶液A。
(3)将羧甲基壳聚糖在室温下加入分散有生物活性玻璃粉体的溶液A中，在250转/分钟的转速下磁力搅拌12h，使羧甲基壳聚糖完全溶解，并最终形成凝胶态，即可制得生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶。
本实施例中，制备得到的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的pH为6.5。
实施例2、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
一、制备生物活性玻璃粉体
同实施例1。
二、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
具体工艺如下：
(1)分别称取3份羧甲基壳聚糖(取代度为：90％，等电点为：3.6～3.8)，0.5份生物活性玻璃粉体，量取100份纯化水。
(2)同实施例1，不同之处在于，用稀HCl溶液调节pH至6.6。
(3)同实施例1。
本实施例中，制备得到的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的pH为6.6。
实施例3、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
一、制备生物活性玻璃粉体
同实施例1。
二、制备生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶
具体工艺如下：
(1)分别称取5份羧甲基壳聚糖(取代度为：90％，等电点为：3.6～3.8)，1份生物活性玻璃粉体，量取100份纯化水。
(2)同实施例1，不同之处在于，用稀HCl溶液调节pH至6.8。
(3)同实施例1。
本实施例中，制备得到的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶的pH为6.8。
实施例4、抗菌效果
为验证本发明的抗菌效果，对制备的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶进行体外抑菌实验验证。
体外抑菌性实验(抑菌环)：采用培养基接种法，在盛有琼脂培养基的培养皿内分别培养大肠杆菌、金黄色葡萄球菌。然后在染菌的培养基中滴加0.2g灭菌的实施例1～3制备所得创面修复凝胶，以市售壳聚糖水凝胶作为对照组，恒温培养16～24h，观察并测量抑菌环直径。
表1、抑菌性能检测结果
材料周围产生抑菌环直径的大小可以用来评价其抗菌性能的强弱。
由表1可以看出，本发明实施例制备得到的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶具有抑菌效果，并且抑菌效果随凝胶中羧甲基壳聚糖取代度的增加而提高，这是因为取代度的提高增加了大分子链的柔顺性，使得NH3+的包埋程度下降；同时生物活性玻璃所具有的抗菌性也可以增加复合凝胶的抑菌效果。
实施例5、创面修复效果
为验证本发明能的创面修复效果，对制备的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶进行动物实验验证。
动物实验：选用兔耳缺血创口模型进行评估，具体方法是通过结扎兔耳动脉血管导致缺血，在耳腹侧制造直径为6mm的全厚度创口，得到兔耳缺血慢性创口模型。然后在创口敷上100μL灭菌的实施例1～3制备所得创面修复凝胶，以市售壳聚糖水凝胶作为对照组，每2～3天更换凝胶并观察伤口形貌。
表2、动物实验结果
由表2所展示的实验结果可以看出，本发明制备的生物活性玻璃/羧甲基壳聚糖创面修复凝胶可以明显促进创面的修复，能够减少伤口出血量、防止感染、缩短慢性创面愈合时间，并且能抑制疤痕的增生。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或改进，凡是在本发明的精神和原则的前提下所作的任何变化和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。