一种负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料及其制备方法与流程

本发明涉及一种负载多重金属离子的壳聚糖基纱布敷料及其制备方法，可作为急性创面或感染创面敷料。

背景技术

金属离子是人体必不可少的微量元素，目前在创面中的研究与应用日益增多。许多研究表明ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺，mg²⁺，fe³⁺等离子均有助于感染创面修复。然而，金属离子普遍对于生物的毒性较大，因此利用壳聚糖与金属离子交联成胶来达到缓释作用，从而降低毒性并促进创面愈合。壳聚糖(cs)由于其无毒性,生物降解性,生物相容性,能被生物吸收等特性，在生物医学应用中已被广泛使用。天然cs链和各种金属离子之间具有超分子络合交联作用。只需要在适当的ph值下，在室温下将金属离子溶液与壳聚糖溶液混合，两者即发生非常快速的络合，最终形成水凝胶。

另外，将壳聚糖溶液与金属离子溶液混合，再加入一定比例的naoh溶液，可瞬间成胶。然而其缺陷在于所成的胶较软较碎，无法直接做成敷料，若应用在创面上必须通过原位成胶法，无法保存使用，并且由于成胶速度过快，naoh溶液难以混合均匀，造成ph值无法控制。因此我们考虑将壳聚糖溶液与金属离子溶液按比例混合后均匀滴加到纱布上，通过冷冻法制成负载多重金属离子的壳聚糖基纱布敷料，该敷料可直接应用于创面，或先制成负载单重金属离子的纱布敷料，通过层层叠放，控制金属离子依次释放，从而在创面愈合的不同时期起到相应的作用。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明的目的提供一种负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料，该纱布敷料负载的金属离子可根据需要添加一种或多种，可直接应用于创面，也可通过层层叠放后应用。负载的金属离子浓度可通过改变配制的金属离子溶液浓度进行调节。

本发明提供一种负载多重金属离子的壳聚糖纱布敷料，所述金属离子选自ag⁺、ca²⁺、zn²⁺、cu²⁺、fe³⁺、mg²⁺中的一种或者多种，可根据需要进行选择与搭配，发现其通过冷冻法均可成胶。此实施方案中得到的纱布敷料中都包含多种壳聚糖金属离子，可应用于创面中，有助于创面修复。

作为优选，在本发明的一个具体实施方式中，所述金属离子包含ag⁺、ca²⁺、zn²⁺、cu²⁺、fe³⁺、mg²⁺的两种或者两种以上，其抗菌性明显优于单纯的壳聚糖纱布敷料；

在本发明另一些优选地实施方式中，本发明提供一种多层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料，每层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料的金属离子可选自ag⁺、ca²⁺、zn²⁺、cu²⁺、fe³⁺、mg²⁺等中的一种或者多种；该纱布敷料也可直接应用于创面，或通过层层叠放负载不同金属离子的纱布敷料，该方法控制纱布敷料在创面愈合的不同阶段释放相应的金属离子来促进创面愈合。

作为优选，在本发明一个具体实施方式中，提供一种三层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料，负载ag⁺和ca²⁺为一层，负载zn²⁺为一层，负载cu²⁺为一层，根据不同需要将三层纱布敷料层层叠放，使其在创面修复中发挥相应作用。

作为优选，在本发明另一个具体实施方式中，将上述三种纱布敷料按如下顺序叠放：第一层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料负载ag⁺和ca²⁺，用于抗菌和止血；第二层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料负载zn²⁺，用于刺激免疫；第三层负载金属离子的壳聚糖基纱布敷料负载cu²⁺，用于促进血管生成等；通过该方法控制纱布敷料在创面愈合的不同阶段释放相应的金属离子来促进创面愈合。

本发明提供的负载多重金属离子的纱布敷料，其成分包括负载金属离子的壳聚糖凝胶和水，壳聚糖与金属离子之间以配位键键接；负载金属离子的壳聚糖凝胶结构通式为：

mⁿ⁺为金属离子，在此发明中包括：ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺，mg²⁺，fe³⁺等；如上所述的负载多重金属离子的壳聚糖基纱布敷料，所述壳聚糖粘度100-200mpa.s，脱乙酰度≥95％；该敷料可直接应用于创面，或先制成负载单重金属离子的纱布敷料，通过层层叠放，控制金属离子依次释放，从而在创面愈合的不同时期起到相应的作用。

本发明另一个目的在于提供一种负载金属离子的壳聚糖纱布敷料的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1)配制质量分数为0.1～1％壳聚糖醋酸溶液溶液；

步骤2)配制至少一组金属离子溶液，每组金属离子溶液中的金属离子选自ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺，mg²⁺，fe³⁺等中的一种或者多种；

步骤3)将步骤2)中得到的至少一组金属离子溶液与步骤1)得到的壳聚糖溶液混合，制成壳聚糖-金属离子溶液；步骤4)将步骤3)中得到的溶液均匀分散在纱布上后，在其上覆盖固定件；

步骤5)将步骤4)得到的样品置于冷冻环境下冷冻后，纱布上均匀覆盖负载金属离子的水凝胶。

在本发明一些优选实施方案中，本发明提供负载金属离子的壳聚糖纱布敷料的制备方法，所述步骤5)中的冷冻环境低于-20℃；

在本发明一些优选实施方案中，步骤5)中的冷冻环境可选择-20℃，-80℃，液氮；优选为-80℃；更优选的，可在不同低温下梯度放置冷冻，例如：在4℃，-20℃，-80℃中各放置8h，最后在-80℃中保存放置。

本发明的发明人经过研究发现，应配制质量分数为0.1～1％壳聚糖醋酸溶液溶液；醋酸浓度为0.05～0.5％)，若醋酸浓度低于0.05％，则壳聚糖的溶解度大大下降，从而影响最后的成胶状态，若醋酸浓度高于0.5％，则溶液ph过低，不利于创面修复的环境。在本发明一些优选实施方案中，所述壳聚糖的溶液为浓度为0.5％，且所述壳聚糖溶液中含有0.1％的醋酸；

在本发明再一些优选实施方案中，所述金属离子的负载浓度为0.0025～0.01mol/l；例如含有多重金属离子溶液时，各个金属离子的负载浓度为0.0025mol/l或者0.005mol/l，含有一种金属离子时，其金属离子的负载浓度为0.01mol/l，根据本发明的教导，负载离子的浓度可做多种替换。

在本发明一些优选地实施方式中，所述步骤2)中：配制一组金属离子溶液，所述金属离子溶液中的金属离子选自ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺，mg²⁺，fe³⁺等中的一种或者多种；

在本发明的另一些优选实施方式中，所述步骤2)中，配置多组金属离子溶液，每组金属离子溶液中的金属离子选自ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺，mg²⁺，fe³⁺等中的一种或者多种，然后将其与壳聚糖溶液混合得到含有多重金属离子的壳聚糖醋酸溶液；在本发明一个具体实施方式中，配制浓度均为0.1mol/l的ag⁺，ca²⁺，zn²⁺，cu²⁺溶液；取25ul的上述各离子溶液与900ul壳聚糖溶液混匀，制成含有多重金属离子的壳聚糖-金属离子溶液，此时各金属离子的负载浓度均为0.0025mol/l；即配制后与壳聚糖溶液混合，最终得到负载多重金属离子的壳聚糖纱布敷料；

在本发明再一些更优选地实施方式中，所述步骤2)中：配制多组金属离子溶液，每组金属离子溶液中的金属离子选自ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，zn²⁺中的一种或者多种；将每组金属离子溶液与壳聚糖醋酸溶液进行混合得到多组金属离子-壳聚糖混合溶液，通过步骤3)-步骤5)得到多组负载金属离子的壳聚糖纱布敷料，将多组纱布敷料层层叠放或者裁剪后层层叠放得到多层负载金属离子的壳聚糖纱布敷料；在本发明一个具体实施方式中，所述步骤2)中，配置三组金属离子溶液，第一组金属离子离子溶液中的金属离子为ag⁺和ca²⁺；第二组金属离子溶液的金属离子为zn²⁺；第三组金属离子溶液的金属离子为cu²⁺；每组金属离子溶液经过步骤3)～5)得到三组负载金属离子的纱布敷料，第一组纱布敷料负载金属离子ag⁺和ca²⁺；第二组纱布敷料负载金属离子zn²⁺；第三组纱布敷料负载金属离子cu²⁺；将三层纱布层层叠放，具体地：第一组纱布敷料放置在第一层用于抗菌和止血；第二组纱布敷料放置在第二层用于刺激免疫；第三组纱布敷料放置在第三层用于促进血管生成等；通过该方法控制纱布敷料在创面愈合的不同阶段释放相应的金属离子来促进创面愈合；在本发明一个具体地实施例中，上述ag⁺与ca²⁺的负载浓度为0.005mol/l，zn²⁺的负载浓度为0.01mol/l；cu²⁺的负载浓度为0.01mol/l。

在本发明一些具体地实施方式中，所述步骤4)和5)的具体实施方式为：在载玻片上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；步骤5)在步骤4)得到的纱布上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定，在4℃，-20℃，-80℃中各放置8h；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

本发明提供的负载金属离子的纱布敷料的制备方法，创造性将壳聚糖溶液与金属离子溶液按比例混合后均匀滴加到纱布上，通过冷冻法制成负载多重金属离子的壳聚糖基纱布敷料，冷冻法加强金属离子与壳聚糖的配位键作用，在纱布上形成均匀的水凝胶；解决采用naoh溶液成胶的缺陷(难以混匀，水凝胶力学性能差，应用于创面上必须通过原位成胶等问题)，本发明提供的纱布敷料制备方法无需调节ph即可均匀成胶，可保存放置；本发明操作简单，材料易得，利用率高，通过改变金属离子溶液浓度即可调节负载量；本发明制成的水凝胶均匀且牢固的覆盖于纱布，因此可在低温下保存使用。

且本方法得到的敷料可直接应用于创面，或先制成负载单重金属离子的纱布敷料，通过层层叠放，控制金属离子依次释放，从而在创面愈合的不同时期起到相应的作用。

附图说明

图1为本发明提供的冷冻法制备负载金属离子的纱布敷料的过程。

图2为本发明中的优化方案层层叠放的纱布敷料应用于创面的示意图。

图3为应用不同纱布敷料后的小鼠创面大小统计图；分别根据在给予感染的第-2天，给药的第0，7，10，14，17天时的创面进行计算统计。

图4为在给药后第2，4，7天小鼠感染创面渗出液的琼脂涂板图。

具体实施方式

下面通过描述各例实施方案，更加具体的阐述本发明。通过对该发明的操作步骤进行描述，可体现出本法的简便、实用、应用性强等优点。

实施例1

本实例提供一种制备负载ag⁺和ca²⁺的壳聚糖基纱布敷料的方法，包括如下步骤：

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于50ml0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度均为0.1mol/l的agno3，caso4溶液，避光保存；

步骤3)取50ulag⁺和50ulca²⁺溶液，与900ul壳聚糖溶液混合均匀，制成含有ag⁺和ca²⁺的壳聚糖-金属离子溶液，即ag⁺与ca²⁺的负载浓度为0.005mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品在4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

实施例2

本实例提供一种制备负载zn²⁺的壳聚糖基纱布敷料的方法，具体

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度为0.1mol/l的zn(no3)2溶液，避光保存；

步骤3)取100ulzn²⁺溶液与900ul壳聚糖溶液混合均匀，制成含有zn²⁺的壳聚糖-金属离子溶液，此时zn²⁺的负载浓度为0.01mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

实施例3

本实例提供一种制备负载cu²⁺的壳聚糖基纱布敷料，

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度均为0.1mol/l的cuso4溶液，避光保存；

步骤3)取100ulcu²⁺溶液与900ul壳聚糖溶液混合均匀，制成含有cu²⁺的壳聚糖-金属离子溶液，此时cu²⁺的负载浓度为0.01mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；

在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

实施例4

将实施例1、实施例2以及实施例3得到三种纱布敷料均剪成0.8cmx0.8cm大小的正方形敷料，将负载ag⁺和ca²⁺的纱布放置在第一层，负载zn²⁺的纱布放置在第二层，负载cu²⁺的纱布放置在第三层，形成层层释放不同金属离子的纱布敷料。

实施例5

本实例提供一种制备同时负载ag⁺，ca²⁺，zn²⁺，cu²⁺的壳聚糖基纱布敷料。

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度均为0.1mol/l的ag⁺，ca²⁺，zn²⁺，cu²⁺溶液，避光保存；

步骤3)取25ul的上述各离子溶液与900ul壳聚糖溶液混匀，制成含有多重金属离子的壳聚糖-金属离子溶液，此时各金属离子的负载浓度均为0.0025mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

将实施例5中的纱布敷料剪成0.8cmx0.8cm大小的正方形敷料，该敷料可同时释放多重金属离子。

实施例6

本实例提供一种制备负载fe³⁺的壳聚糖基纱布敷料的方法，具体

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度为0.1mol/l的fecl3溶液，避光保存；

步骤3)取100ulfe³⁺溶液与900ul壳聚糖溶液混合均匀，制成含有fe³⁺的壳聚糖-金属离子溶液，此时fe³⁺的负载浓度为0.01mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

实施例7

本实例提供一种制备负载mg²⁺的壳聚糖基纱布敷料的方法，具体

步骤1)称取0.25g壳聚糖粉末溶于0.1％的醋酸溶液中，配制浓度为0.5％的壳聚糖溶液，置于超声机超声6h；

步骤2)配制浓度为0.1mol/l的mgcl2溶液，避光保存；

步骤3)取100ulmg²⁺溶液与900ul壳聚糖溶液混合均匀，制成含有mg²⁺的壳聚糖-金属离子溶液，此时mg²⁺的负载浓度为0.01mol/l；

步骤4)将载玻片放置于桌面上，在上面放置一块中间镂空的聚四氟乙烯板，镂空处放置事先裁剪好的纱布，将步骤3)中制备好的溶液均匀滴加在纱布上；在上方覆盖一块载玻片，并用夹子将该装置固定；

步骤5)将步骤4)得到的样品4℃，-20℃，-80℃中各放置冷冻8h，最后在-80℃中保存放置；将装置取出，在室温下复温后打开装置，可看到纱布上均匀覆盖了负载金属离子的水凝胶。

试验例1

将滴加了单纯壳聚糖的纱布，上述实施例4中制成的层层放置的纱布敷料以及实施例5中的负载多重离子的纱布敷料分别应用于金葡菌感染的小鼠创面上。在使用金葡菌感染后以及创面给药后第7，10，14，17天对各组小鼠的创面进行评估，统计如图2所示，使用实施例4得到的层层释放不同金属离子的纱布敷料和使用实施例5得到的同时释放多重金属离子的纱布敷料的创面愈合速度较快，而使用单纯壳聚糖的创面愈合速度远低于前两组。

试验例2

对创面给药后第17天的创面愈合情况进行描述，在小鼠给药第2，4，7天时，分别用无菌棉签擦取每组小鼠创面上的分泌液，用生理盐水稀释后将其于涂布于琼脂板上，结果如图3所示，参考表1所示，可知第2.3组的创面在第二天菌量即明显减少，而第1组的创面中的菌量一直保持最高，

表1各纱布敷料对创面的作用

由以上创面愈合试验可知，实施例4和实施例5获得的纱布敷料，其抗菌性明显大于现有的单纯壳聚糖纱布敷料，且如图3可以看出，实施例4得到的层层释放金属离子的纱布敷料抗菌性明显优于实施例5获得纱布敷料。

试验例3

将滴加了单纯壳聚糖的纱布，上述实施例6及实施例7中的纱布敷料分别应用于小鼠创面上。在创面给药后第17天对各组小鼠的创面进行评估。

表2各纱布敷料对创面的作用

由以上创面愈合试验可知，实施例6和实施例7获得的纱布敷料，其促进创面愈合的作用明显大于现有的单纯壳聚糖纱布敷料。