本发明涉及医用新材料领域，特别涉及一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵及其制备方法。
背景技术：
：现有的医用海绵种类繁多，以海绵的材质进行分类，可分为合成类和生物类。鉴于对医用海绵生物相容性要求越来越高，目前生物类医用海绵也成为主要使用材料。目前研究较多的生物海绵的材料来源主要包括胶原、甲壳素及其衍生物、海藻酸盐等。天然的生物高分子材料具有可阵解的特点，且不同的材料具有其独特的生物活性，是医药材料领域中未来发展的一个重要趋势。其中，胶原是主要的细胞外基质成分，具有三股螺旋结构，能为细胞提供一个适宜的环境，促进细胞的茹附、增殖，具有生物活性高、生物相容性好的特点。胶原蛋白还具有可以与血小板凝聚从而促进止血、原生组织再生等优点，对皮肤创伤的修复有较强的促进作用。由白芨多糖多孔制成的凝胶海绵，粘附性好，抗粘连性高，其分子中含有大量的羟基使得其亲水及吸水性良好。并且，现有很多麻醉、止痛或止血的药物亲水性强，以白芨多糖多孔凝胶基质作为海绵基质材料，装载上述药物从而制备白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。但鉴于白芨多糖凝胶基质作为高分子材料，该物质整体作为海绵基质材料使用时，露在基质表面的亲水性基团有限，其能够装载的药物剂量也相应受限，影响整个海绵药效强度和用药效果。为此，如何增大胶原海绵基质材料的载药量，显著提高海绵的药效功能，成为医用海绵领域研究热点。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有白芨多糖凝胶基质医用海绵存在药物装载量剂量小，药效不显著问题，提供一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵及其制备方法。本发明所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，通过利用微生物改性剂生化反应产生大量亲水性基团，再将含有高浓度亲水性基团的改性整理液喷淋在白芨多糖多孔凝胶表面完成改性处理后；将药物载体液喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，通过药物载体和基质表面亲水性基团之间的键合完成药物装载，显著增加基质对亲水性药物的载药剂量；使最终制备的医用海绵载药剂量大，用药效果显著，药效持久。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，是将白芨多糖多孔凝胶基质经微生物改性剂改性处理后，再利用改性后白芨多糖多孔凝胶基质表面的极性基团完成药物装载而制得；所述微生物改性剂包括乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌；所述微生物改性剂具有协同增效作用，能通过生化反应显著增加改性整理剂中亲水性基团数量，从而显著增加白芨多糖多孔凝胶基质表面的亲水性基团数量，并增强其亲水性极性；同时，该活性基团能够与白芨多糖凝胶基质及亲水性药物之间相容性好，键接强度适当，即有利于在制备过程中药物的装载，也有利于海绵实际使用过程中药物的缓释释放；此外，所述微生物改性剂对白芨多糖凝胶基质的改性程度更易控制，对白芨多糖凝胶基质的自身力学性能影响作用小；所述药物载体为不与白芨多糖多孔凝胶基质反应且为亲水性的药物；优选为不与白芨多糖多孔凝胶基质反应且为亲水性的止血、杀菌、消炎、促伤口愈合和/或麻醉镇痛药物；更优选为白芨多糖、壳聚糖、盐酸卡丁因中任意一种或多种。优选地，所述的微生物改性剂中乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰2-4︰3-7；优选的微生物改性剂对白芨多糖多孔凝胶基质的改性效果更好，得到的改性白芨多糖多孔凝胶基质表面上的亲水基团更多，对药物的装载剂量更大，海绵的药效效果更好；并且，上述微生物及其发酵产物安全性较高，更符合医用海绵的使用安全性要求。最优选，所述的微生物改性剂中乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰4︰6。为了实现上述发明目的，本发明还进一步提供了一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵的制备方法，包括以下步骤：(1)用微生物改性剂配制改性整理液；用药物载体配制药物载体液；(2)用白芨多糖溶液制备白芨多糖多孔凝胶基质；(3)将步骤(1)中制备的改性整理液，喷淋在步骤(2)制备的白芨多糖多孔凝胶基质表面，进行改性处理；(4)取出步骤(3)中经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，去除白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；(5)将步骤(1)中制备的药物载体液，喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，完成药物装载后，再经消毒定型，即得到所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。鉴于白芨多糖凝胶自身对微生物的抗菌杀灭作用，本发明所述一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵的制备方法，具体通过预先使微生物改性剂进行预培养，使微生物改性剂预先产生高浓度亲水性基团的改性整理液，再将含有高浓度亲水性基团的改性整理液喷淋在白芨多糖多孔凝胶表面完成改性处理后；将药物载体液喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，通过药物载体和基质表面亲水性基团之间的键合完成药物装载，显著增加基质对亲水性药物的载药剂量；使最终制备的医用海绵载药剂量大，用药效果显著，药效持久；并且，亲水药物与白芨多糖凝胶基质表面的极性基团之间的键合强度恰当，可起到药物缓释效果。本发明方法制备得到的白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵载药剂量大，用药效果显著，药效持久，可广泛供于各科室医用；本发明制备方法简单、可靠，适合白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵的大规模工业化生产。优选地，步骤(1)中所述改性整理液，具体由20-30％的微生物改性剂，6-15％蛋白胨，8-12％的琼脂，余量为水混合后，在20-40℃下培养24-36h后所得培养液。其中，蛋白胨和琼脂为微生物的代谢提供养分，使微生物改性剂在上述营养液中，经充分繁衍发酵产生大量亲水性基团后，再上述含有高浓度亲水性极性分子基团的改性整理液，喷淋在对白芨多糖多孔凝胶基质表面进行改性处理，增加白芨多糖多孔凝胶基质表面亲水性基团及其亲水极性，从而通过药物载体与亲水性基团之间的键合作用，从而显著增加白芨多糖多孔凝胶基质载药剂量。其中，营养物质含量过高或预培养时间过长，营养成分充足导致微生物自身生化反应过度，造成培养液中亲水性基团的消耗，导致微生物对白芨多糖多孔凝胶改性作用减弱，改性效果降低；含量过低或预培养时间过长，营养成分缺少，导致微生物自身生化反应不充分，同样导致培养液中亲水性基团含量降低；进而导致微生物对白芨多糖多孔凝胶改性作用减弱，改性效果降低。优选地，步骤(1)中的所述药物载体，可选用白芨多糖、壳聚糖、盐酸卡丁因等亲水性药物中的任意一种或几种；结合上述亲水性药物与白芨多糖多孔凝胶基质表面的亲水基团之间的键合作用，使上述具有抗炎、消毒、止血、促进伤口愈合和麻醉镇痛功能的药物更好地键合在白芨多糖凝胶基质表面，从而使制备的医用海绵具备多效复合作用；更优选地，所述药物载体液，具体由所述药物载体和纯水，按固液比10-20:1混合制得。将所述药物载体和纯水混合制成药物载体液，便于喷淋时后，药物载体与白芨多糖多孔凝胶基质表面之间的键合装载。但若混合固液比例过高，喷淋时易导致药物分散不均匀，无法广泛装载在白芨多糖多孔凝胶基质表面；若混合固液比例过低，导致药物载体液过稀，装载过于分散，同样降低白芨多糖多孔凝胶基质的药物装载量。优选地，步骤(2)中所述白芨多糖多孔凝胶基质，具体指以质量分数为30-50％的白芨多糖溶液作为合成原料，以聚乙二醇作为交联剂，通过化学交联反应后得到的白芨多糖多孔凝胶。其中，用质量分数为30-50％的白芨多糖溶液结合上述化学交联致孔方式，将白芨多糖制成多孔结构，有利于进一步扩大白芨多糖凝胶基质与药物载体之间的装载物理表面积，从而有利于增大药物装载量。进一步，考虑到白芨多糖凝胶基质自身的固型作用，更优选地，所述白芨多糖多孔凝胶基质的孔隙率为70-90％。优选地，步骤(3)的喷淋为超声喷淋；优选控制超声喷淋中超声频率为800-1000hz。优选用超声喷淋方式，在不破坏亲水性基团前提下，将改性整理液中的高浓度亲水性基团进行超声细化，并充分喷淋在白芨多糖多孔凝胶基质孔隙表面；有利于对凝胶基质的充分改性，从而进一步提高基质的药物装载剂量。优选地，步骤(4)中去除白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物的方法为紫外线杀菌处理，且紫外线杀菌处理的紫外线的照射强度为20-60kw.s/cm2，照射时间为20-40h。其中，在紫外线杀菌处理时，将紫外线照射强度控制在上述范围内，有利于利用紫外线照射作用，将微生物杀灭除尽，保证医用海绵使用安全性；同时，确保对基质表面大部分结合键的保护作用。若紫外线照射强度过高，则容易导致基质表面与药物载体之间的结合键的大量断裂，降低基质的载药量和缓释效果；但若过低，则对微生物杀菌不彻底，使最终制备的医用海绵不符合安全性能指标。优选地，步骤(5)中的喷淋为超声喷淋；优选控制超声喷淋中超声频率为1-10khz。优选用超声喷淋方式，在不破坏药物载体自身分子结构前提下，将药物载体液中的药物载体进行超声细化，并充分喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质孔隙表面；有利于药物载体与改性白芨多糖多凝胶基质之间的充分键合，从而进一步提高基质的药物装载剂量。优选地，步骤(5)中所述的消毒定型，指置于温度为60-90℃的烘箱中，烘60-80min。与现有技术相比，本发明的有益效果：。1、本发明所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，通过微生物改性剂生化反应产生大量亲水性基团，再将含有高浓度亲水性基团的改性整理液喷淋在白芨多糖多孔凝胶表面完成改性处理后；将药物载体液喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，通过键合作用完成药物装载，增加基质对亲水性药物的载药剂量；使最终制备的医用海绵载药剂量大，用药效果显著。2、本发明所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，通过利用微生物生化反应，对白芨多糖多孔凝胶基质表面进行改性处理，改性效果好，改性程度可控，使亲水药物与白芨多糖凝胶基质表面的极性基团之间的键合强度恰当，可起到药物缓释效果。3、本发明所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，载药剂量大，用药效果显著，药效持久，可广泛供于各科室医用；且均为天然原材料，无污染，天然性好。4、本发明所述白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵的制备方法，简单、可靠，适合白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵的大规模工业化生产。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1(1)用微生物改性剂，按微生物改性剂30％，蛋白胨15％，琼脂12％，余量为水混合后，在20℃下培养36h后所得培养液制得改性整理液；所述微生物改性剂中乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰4︰6；用白芨多糖药物载体和纯水按固液比18:1混合配制药物载体液；(2)取质量分数为50％的白芨多糖溶液作为合成原料，以聚乙二醇作为交联剂，通过化学交联反应后得到孔隙率为90％的白芨多糖多孔凝胶。(3)利用超声频率为1000hz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的改性整理液，喷淋在步骤(2)制备的白芨多糖多孔凝胶基质表面，进行改性处理；(4)取出步骤(3)中经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，在60kw.s/cm2紫外线照射强度下，照射时间为10h，进行紫外杀菌，杀灭白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；(5)利用超声频率为10khz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的药物载体液，喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，完成药物装载后，取出；再置于温度为60℃的烘箱中，烘80min，进行消毒定型，即得到白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。实施例2(1)用微生物改性剂，按微生物改性剂28％，蛋白胨12％，琼脂8％，余量为水混合后，在30℃下培养32h后所得培养液制得改性整理液；所述微生物改性剂中乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰3︰7；用壳聚糖药物载体和纯水按固液比10:1混合配制药物载体液；(2)取质量分数为32％的白芨多糖溶液作为合成原料，以聚乙二醇作为交联剂，通过化学交联反应后得到孔隙率为85％的白芨多糖多孔凝胶。(3)利用超声频率为800hz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的改性整理液，喷淋在步骤(2)制备的白芨多糖多孔凝胶基质表面，进行改性处理；(4)取出步骤(3)中经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，在20kw.s/cm2紫外线照射强度下，照射时间为20h，进行紫外杀菌，杀灭白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；(5)利用超声频率为6khz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的药物载体液，喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，完成药物装载后，取出；再置于温度为90℃的烘箱中，烘60min，进行消毒定型，即得到白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。实施例3(1)用微生物改性剂，按微生物改性剂20％，蛋白胨6％，琼脂10％，余量为水混合后，在40℃下培养24h后所得培养液制得改性整理液；所述微生物改性剂中乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰2︰3；用盐酸卡丁因药物载体和纯水按固液比20:1混合配制药物载体液；(2)取质量分数为40％的白芨多糖溶液作为合成原料，以聚乙二醇作为交联剂，通过化学交联反应后得到孔隙率为70％的白芨多糖多孔凝胶。(3)利用超声频率为900hz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的改性整理液，喷淋在步骤(2)制备的白芨多糖多孔凝胶基质表面，进行改性处理；(4)取出步骤(3)中经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，在50kw.s/cm2紫外线照射强度下，照射时间为15h，进行紫外杀菌，杀灭白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；(5)利用超声频率为2khz的超声喷淋方式，将步骤(1)中制备的药物载体液，喷淋在改性白芨多糖多孔凝胶基质表面，完成药物装载后，取出；再置于温度为80℃的烘箱中，烘70min，进行消毒定型，即得到白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例1该对比例参照实施例1设置，其与实施例1相比，其区别仅在于：将微生物改性剂改为：乳酸菌、酵母菌和木醋杆菌的质量比为1︰5︰2；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例2该对比例参照实施例1设置，其与实施例1相比，其区别仅在于：将微生物改性剂改为：乳酸菌、酵母菌和双歧杆菌的质量比为1︰4︰6；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例3该对比例参照实施例2设置，其与实施例2相比，其区别仅在于：将改性整理液的配制改为：按微生物改性剂28％，蛋白胨12％，琼脂8％，余量为水混合后，在30℃下培养40h后所得培养液；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例4该对比例参照实施例2设置，其与实施例2相比，其区别仅在于：将改性整理液的配制改为：按微生物改性剂28％，蛋白胨12％，琼脂8％，余量为水混合后，在30℃下培养20h后所得培养液；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例5该对比例参照实施例3设置，其与实施例2相比，其区别仅在于：将步骤(4)中紫外线杀菌处理步骤改为：将经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，在50kw.s/cm2紫外线照射强度下，照射时间为30h，进行紫外杀菌，杀灭白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。对比例6该对比例参照实施例3设置，其与实施例1相比，其区别仅在于：将步骤(4)中紫外线杀菌处理步骤改为：将经过改性处理的白芨多糖多孔凝胶基质，在50kw.s/cm2紫外线照射强度下，照射时间为10h，进行紫外杀菌，杀灭白芨多糖多孔凝胶基质中附着的微生物，得到改性白芨多糖多孔凝胶基质；其余特征均不变，制得一种白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵。将上述实施例1-3和对比例1-6的白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵，进行性能检测，实验检测数据记录如表所示：性能载药量无菌度10d释放度20d释放度实施例192％100％48.2％88.1％实施例293.5％100％45.9％77.7％实施例390.8％100％43.2％84.2％对比例162.1％100％58.5％93.5％对比例265.8％100％59.2％95.1％对比例385.2％100％60.0％98.0％对比例489.0％100％49.5％92.3％对比例589.2％80％49.9％88.7％对比例681.9％100％48.2％89.2％其中，载药量(％)＝(药物载体用量一改性基质载药后留存在药物载体液中的药物载体量)/白芨多糖多孔凝胶基质重量×100％；无菌度代表对医用海绵中活菌数量检测指标，无菌度越高代表医用海绵中活菌数量越少，无菌度达到100％则表示最终所得医用海绵中没有检测到活菌。10d释放度(％)＝(医用海绵原载药量-10天后医用海绵载药量)/医用海绵原载药量×100％；20d释放度(％)＝(医用海绵原载药量-20天后医用海绵载药量)/医用海绵原载药量×100％。从上表统计结果可知：实施例1-3制备得到的白芨多糖改性多孔凝胶基质载药医用海绵载药量大，无菌安全性高、缓释效果好，药效显著持久；而对比例1中，微生物改性剂种类发生改变，协同增效作用消失，导致对白芨多糖凝胶基质表面改性效果造成影响，改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵的载药量显著下降；对比例2中，改变本发明所述微生物改性剂的质量配比关系，也导致协同增效作用减弱，改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵的载药量显著下降；对比例3中延长改性整理液制备过程中微生物预培养时间，营养成分充足导致微生物自身生化反应过度，造成培养液中亲水性基团的消耗，导致微生物对白芨多糖多孔凝胶改性作用减弱，改性效果降低，从而导致改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵的载药量显著下降；与对比例3相反，对比例4中则缩短了整理液制备过程中微生物预培养时间，导致微生物自身生化反应不充分，同样导致培养液中亲水性基团含量降低，进而导致微生物对白芨多糖多孔凝胶改性作用减弱，改性效果降低，最终导致改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵的载药量降低；对比例5中减小紫外杀菌过程中紫外线照射强度，导致对微生物杀灭不彻底，影响改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵的使用安全性；对比例6中则因增大，紫外杀菌过程中紫外线照射强度，导致对改性后白芨多糖凝胶基质表面亲水基团的破坏，导致改性后白芨多糖凝胶基质医用海绵载的载药量显著下降。当前第1页12