一种防组织粘连的水凝胶及其制备方法与流程

本发明涉及医学材料技术领域，具体而言，涉及一种防组织粘连的水凝胶及其制备方法。

背景技术：

伤口是因物理、机械或热力等外界因素所造成人体皮肤、粘膜、组织的缺损或破环，一般伤口的愈合分为炎症、肉芽组织形成、基质重建期、瘢痕形成愈合四个时期，各时期的愈合情况和历时长短除了与患者自身年龄、神经内分泌和免疫情况有关外，还与创面局部因素有关如血肿、坏死组织存在、局部用药、局部外环境(主要是湿润程度、感染程度)等有关，往往对于创面的治疗是采用适当敷料从改善其局部物理或化学环境来帮助创面愈合。

从创面愈合机理及要求上来看，理想中的敷料除了具有保护创面防二次创伤的作用外，还需要具有持水保湿甚至清创、促肉芽组织再生、抗菌等生物功能性作用，而目前市面上的传统敷料如纱布不仅不透明且阻挡外来病原体的效果欠佳，而且持水性差无法营造湿润环境、纤维易脱落、敷料本身易与组织粘连，这就易给患者在更换敷料时带来疼痛甚至二次损伤。

目前，随着材料学和工业学的发展，合成敷料被广泛应用于创面的治疗修复中。其中，薄膜型敷料透明利于观察，透气性好，与组织表面粘合密切，但不能吸收渗出液进而积于膜下引发感染；泡沫型敷料具有多孔结构，吸收能力强，透湿度高，但由于孔隙较大，易于黏附细胞，新生肉芽组织易长入造成二次损伤，并伴有遗留泡沫碎屑增加创面瘢痕；水胶体类敷料可吸收少到中量的渗液，具有部分清创作用，但它不透明，属完全密闭性；水凝胶敷料是近几年发展起来的一种新型敷料，水凝胶是一种通过各种交联方式形成的水溶性或亲水性聚合物，吸水能力强，可连续吸收创面渗液，加速上皮细胞生长，加速新微血管再生，抵抗细菌入侵，防止伤口感染。现有水凝胶敷料的组织粘连性仍较高，往往需要在其表面涂覆一层材料才能实现较佳的组织防粘性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供的一种防组织粘连的水凝胶及其制备方法，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，该防组织粘连的水凝胶具有微米多孔结构，可以用来负载营养因子、药物等促进创面再生和修复的成分，加速伤口愈合，不粘连伤口，对细胞无粘附性，具有很好的防组织粘连性能；另外，该水凝胶具有很好的生物相容性，无明显细胞毒性；该材料柔软，可紧密覆盖所有的创面伤口，抵抗细菌入侵，避免创面感染。

一种防组织粘连的水凝胶，所述水凝胶为微米多孔结构；用于形成所述水凝胶的原料按重量份数计包括：甲基丙烯酸羟乙酯0.1～100份、交联剂0.1～27份、四甲基乙二胺0.1～1.5份、引发剂0.1～2份和水0.1～100份。

进一步地，所述原料以重量份数计还包括：羧甲基纤维素0.05～3份。

进一步地，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。

进一步地，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为600～10000。

进一步地，所述引发剂为过硫酸铵。

本发明还提供了一种防组织粘连的水凝胶的制备方法，所述防组织粘连的水凝胶为上述的防组织粘连的水凝胶，所述制备方法包括：

将甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂、四甲基乙二胺和水先混合均匀，然后加入引发剂混合均匀，得到混合液；

将所述混合液进行密闭反应，反应结束后，将得到的水凝胶进行水洗。

进一步地，在将所述混合液进行密闭反应之前，先对所述混合液进行超声10s～180s。

进一步地，所述密闭反应的时间为0.5～48h；所述密闭反应的温度为20～80℃。

进一步地，所述密闭反应包括：先在23～27℃下反应3h，再在60℃下反应24h。

进一步地，所述水洗包括：将所述水凝胶浸泡在去离子水中6～15天，每天换水两次。

与现有技术相比，本发明的一种防组织粘连的水凝胶及其制备方法的有益效果是：

1、本发明的防组织粘连的水凝胶，具有微米多孔结构，可以用来负载营养因子、药物等促进创面再生和修复的成分，加速伤口愈合，不粘连伤口，对细胞无粘附性；同时，其组织粘附性可调控，其机械强度可调控在20000～80000pa。

2、本发明的防组织粘连的水凝胶吸水性能可调节，可以根据不同创面的要求选择不同吸水性能的水凝胶吸收伤口渗液，避免渗液积聚而造成的伤口感染。

3、本发明的防组织粘连的水凝胶的透明度可以通过调节甲基丙烯酸羟乙酯和水的比例来调控，根据创面愈合的观察要求，选择不同原料比例的水凝胶敷料，透明的水凝胶敷料利于在使用过程中观察创面血管化及肉芽再生的情况。

4、本发明的防组织粘连的水凝胶具有很好的生物相容性，无明显细胞毒性；该材料柔软，可紧密覆盖所有的创面伤口，抵抗细菌入侵，避免创面感染。

5、进一步地，本发明的防组织粘连的水凝胶可根据临床的不同需求，通过添加不同分子量交联剂和添加羧甲基纤维素，制备出不同性能的防组织粘连的水凝胶。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)的sem图(放大200倍)；

图2为本发明实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)的sem图(放大1500倍)；

图3为本发明实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的sem图(放大200倍)；

图4为本发明实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的sem图(放大1500倍)；

图5为本发明实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)、实施例2制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k)和实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的力学强度测试图；

图6为本发明实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)、本发明实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)和细菌纤维素(bc)水凝胶的细胞共培养活性测试图；

图7为本发明实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的细胞粘附性实验的dapi染色结果图；

图8为本发明实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)的细胞粘附性实验的dapi染色结果图；

图9为细菌纤维素(bc)水凝胶的细胞粘附性实验的dapi染色结果图；

图10为厚纱布的细胞粘附性实验的dapi染色结果图；

图11为实施例2及实施例4～8制备得到的水凝胶的透明度观察图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。

但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)；

本发明提供了一种防组织粘连的水凝胶，所述凝胶为微米多孔结构；用于形成所述凝胶的原料按重量份数计包括：

甲基丙烯酸羟乙酯(hema)0.1～100份如0.1份、0.5份、1份、5份、10份、20份、30份、50份、80份或100份等；

交联剂0.1～27份如0.1份、0.5份、1份、5份、10份、15份、20份、23份、25份或27份等；

四甲基乙二胺(temed)0.1～1.5份如0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.2份或1.5份等；

引发剂0.1～2份如0.1份、0.2份、0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份或2份等；

和水0.1～100份如0.1份、0.5份、1份、5份、10份、20份、30份、50份、80份或100份等。

进一步地，所述原料以重量份数计还包括：羧甲基纤维素0.05～3份如0.05份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份等。

进一步地，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(edma)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(tegda)中的一种。

进一步地，所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的分子量为600～10000如600、800、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000等。下述pegda-10k即为分子量为10000的聚乙二醇二丙烯酸酯，pegda-0.6k即为分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯。

进一步地，所述引发剂为过硫酸铵(aps)溶液。

本发明还提供了一种防组织粘连的水凝胶的制备方法，所述防组织粘连的水凝胶为上述的防组织粘连的水凝胶，所述制备方法包括：

将甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂、四甲基乙二胺和水先混合均匀，然后加入引发剂混合均匀，得到混合液；

将所述混合液进行密闭反应，反应结束后，将得到的水凝胶进行水洗。

进一步地，在将所述混合液进行密闭反应之前，先对所述混合液进行超声10s～180s。

进一步地，所述密闭反应的时间为0.5～48h如0.5h、1h、3h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或48h等；所述密闭反应的温度为20～80℃如20℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等。

进一步地，所述密闭反应包括：先在23～27℃如23℃、24℃、25℃、26℃或27℃等下反应3h，再在60℃下反应24h。

进一步地，所述水洗包括：将所述水凝胶浸泡在去离子水中6～15天如6天、8天、10天、12天或15天等，每天换水两次。

为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过以下实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于这些具体的工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明应依赖下述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

实施例1

一种防组织粘连的水凝胶的制备方法如下：

(1)将25份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于75份水中，然后依次加入25份分子量为10000的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-10k)、0.375份四甲基乙二胺和0.5份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

(2)将上述混合液超声1分钟将气泡除去后，注射入中间厚度为0.5mm的玻璃模具中；然后在密闭条件下先室温反应3小时，再在60℃温度下反应24小时。

(3)上述反应结束后，将得到的水凝胶浸泡在去离子水中两星期，每天换水两次，得到水凝胶p(hema-co-peg10k)。

实施例2

(1)将55份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于45份水中，然后依次加入1.76份分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-0.6k)、0.825份四甲基乙二胺和1.1份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

(2)将上述混合液超声1分钟将气泡除去后，注射入中间厚度为0.5mm的玻璃模具中；然后在密闭条件下先室温反应3小时，再在60℃温度下反应24小时。

(3)上述反应结束后，将得到的水凝胶浸泡在去离子水中两星期，每天换水两次，得到水凝胶p(hema-co-peg0.6k)。

实施例3

(1)将42份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于58份水中，然后依次加入1.4份分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-0.6k)、11份分子量为10000的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-10k)、0.63份四甲基乙二胺和0.84份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

(2)将上述混合液超声1分钟将气泡除去后，注射入中间厚度为0.5mm的玻璃模具中；然后在密闭条件下先室温反应3小时，再在60℃温度下反应24小时。

(3)上述反应结束后，将得到的水凝胶浸泡在去离子水中两星期，每天换水两次，得到水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)。

实施例4

同实施例2的区别在于：将35份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于65份水中。

实施例5

同实施例2的区别在于：将40份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于60份水中。

实施例6

同实施例2的区别在于：将45份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于55份水中。

实施例7

同实施例2的区别在于：将50份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于50份水中。

实施例8

同实施例2的区别在于：将60份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于40份水中。

实施例9

同实施例1的区别在于：步骤(1)中，先将25份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于75份水中，然后依次加入0.05份羧甲基纤维素、25份分子量为10000的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-10k)、0.375份四甲基乙二胺和0.5份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

实施例10

同实施例2的区别在于：步骤(1)中，先将55份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于45份水中，然后依次加入0.5份羧甲基纤维素、1.76份分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-0.6k)、0.825份四甲基乙二胺和1.1份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

实施例11

同实施例3的区别在于：步骤(1)中，将42份甲基丙烯酸羟乙酯溶解于58份水中，然后依次加入1份羧甲基纤维素、1.4份分子量为600的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-0.6k)、11份分子量为10000的聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda-10k)、0.63份四甲基乙二胺和0.84份过硫酸铵溶液，剧烈震荡混合均匀，得到混合液。

取实施例1和实施例3制备得到的水凝胶作为测试样品，进行以下扫描电子显微镜、细胞共培养活性和组织粘性测试；并取实施例1～3制备得到的水凝胶作为测试样品，进行以下流变学性能和平衡溶胀率测试。

1、扫描电子显微镜测试：

实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)在扫描电子显微镜下观察得到的结构如图1和图2所示，实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)在扫描电子显微镜下观察得到的结构如图3和图4所示。由图1至图4可以看出，实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)和实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)均具有微米多孔结构。对比两种水凝胶，低倍扫描下发现实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)相比实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)的微孔结构更疏松，高倍扫描下发现实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的微孔孔径增大，说明分子量小的交联剂的加入可增大水凝胶的微孔径。

2、流变性能测试结果如图5所示：

实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)的力学强度为20000pa，实施例2制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k)的力学强度达到了80000pa，实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)的力学强度为46000pa左右，说明提高分子量小的交联剂pegda-0.6k的含量能够增强水凝胶的力学性能。

3、平衡溶胀率测试：

测试方法为：将制备好的水凝胶冷冻干燥后称取重量记为w0，再浸没于去离子水中，不同时间点取出，用滤纸擦拭表面水珠后称重记为w1，直至水凝胶吸水达到平衡重量不变记为wt。溶胀率的计算公示为：

溶胀率＝(w1-w0)/w0

平衡溶胀率＝(wt-w0)/w0

由上述测试方法可以得到：实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)、实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)、实施例2制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k)的平衡溶胀率分别为286％、610％、85％，实施例9～11制备得到的水凝胶的平衡溶胀率分别为769％、332％和487％，说明提高分子量大的交联剂pegda-10k的含量能增加水凝胶的吸水性能，且制备过程中添加羧甲基纤维素(cmc)能进一步提高水凝胶的吸水性能。

4、细胞共培养活性测试如图6所示：

以市面上比较常用的细菌纤维素(bc)水凝胶为对照组，分别对实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)、实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)和对照组的细菌纤维素(bc)水凝胶进行细胞共培养活性测试，结果表明三种水凝胶的细胞活性均在85％以上，说明由本发明实施例制备得到的水凝胶无明显细胞共培养活性，生物相容性较好。

5、组织粘性测试结果如图7至图10所示：

分别将实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)、实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)、bc水凝胶和厚纱布四种材料进行dapi染色，结果分别如图7、图8、图9和图10所示，实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)和实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)粘附细胞较少，但实施例3制备得到的水凝胶p(hema-co-peg0.6k-peg10k)上的粘附细胞比实施例1制备得到的水凝胶p(hema-co-peg10k)要少，bc水凝胶和厚纱布组粘附细胞则很多，且厚纱布组细胞沿植物纤维密集生长。因此可以说明本发明实施例制备得到的水凝胶均不利于细胞的黏附，且分子量小的交联剂的引入能进一步减弱水凝胶的组织粘连性。

将实施例2和实施例4～8制备得到的水凝胶进行透明度观察，h1、h2、h3、h4、h5和h6分别代表实施例8、实施例2、实施例7、实施例6、实施例5及实施例4制备得到的水凝胶，测试结果如图11所示：随着hema的含量增加，水凝胶的透明度增加，说明hema含量的提高能够增加水凝胶的透明度。